JP3770235B2 - Internal combustion engine stop position estimation device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の停止制御に関し、特に内燃機関の停止位置を推定する停止位置推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、環境保全若しくは省資源エネルギー化等の観点から、アイドリング時の燃料消費量及び排出ガスの低減などを図るため、車両が停止すると内燃機関（以下、「エンジン」ともいう。）を自動停止し、停止状態から発進指示があるとエンジンを自動的に再始動して車両を発進させるエンジン停止始動制御装置が知られている。この制御は、「アイドリングストップ」などとも呼ばれている。
【０００３】
アイドリングストップ技術を自動的に行う場合、エンジンの始動時の必要エネルギーを最小とするためには、エンジンの停止位置を制御することが有効であることがわかってきている。エンジン始動時の必要エネルギーを最小とすることにより、モータジェネレータ（ＭＧ）などの、アイドリングストップ後のエンジン始動装置を小型化できるとともに、電気エネルギーを小なくすることでバッテリーの寿命を長くすることができるという利点がある。
【０００４】
エンジンの停止位置を制御する手法としては、クランク角センサの出力に基づいて、エンジン停止時の逆転動作を考慮してエンジン停止位置を推定する手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
なお、エンジンの停止制御に関するものとして、クランク角センサを利用して検出した絶対クランク角度に基づいて、モータジェネレータを動作させ、所定の範囲内にエンジンを停止させる手法も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−７０６２９号公報
【特許文献２】
特開平９−２６４２３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に例示されるような、クランク角センサの出力のみを利用してエンジン停止位置を推定する方法は、推定処理のロジックが複雑であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、複雑な演算処理を要することなく、正確にエンジン停止位置を推定することが可能な内燃機関の停止位置推定装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点によれば、内燃機関のクランク軸に連動するモータ又はジェネレータの少なくとも一方の機能を有するモータジェネレータを備える内燃機関の停止位置推定装置は、前記モータジェネレータの回転位置を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段が検出した前記回転位置に基づいて前記内燃機関の回転方向を検出する回転方向検出手段と、パルス信号をカウントすることにより、前記クランク軸のクランク角度を検出する第２の検出手段と、前記内燃機関の回転方向において検出された前記クランク角度に基づいて、前記内燃機関の停止位置を推定する推定手段と、を備える。
【００１０】
上記の内燃機関の停止位置制御装置は、例えばエコラン車両やハイブリッド車両など、機関のクランク軸にモータ又はジェネレータの機能が連結されたタイプの車両に適用される。機関の回転はクランク軸を介してモータジェネレータに伝達されてモータジェネレータを回転させる。モータジェネレータの回転位置は、第１の検出手段により検出される。また、機関のクランク軸の角度は第２の検出手段により検出される。そして、検出されたモータジェネレータの回転位置と、検出されたクランク角度に基づいて、内燃機関の停止時における停止位置、例えばクランク角度が推定される。モータジェネレータは機関のクランク軸に連動しているため、モータジェネレータの回転位置は機関の回転に対応している。よって、検出されたモータジェネレータの回転位置と、検出されたクランク角度を利用することにより、正確に内燃機関の停止位置を推定することができる。
また、内燃機関の停止時にクランク軸の駆動力が除去されると、機関の停止直前には圧縮行程にある気筒のコンプレション反力により内燃機関のクランク軸の回転が反転したり、さらにその後に膨張行程にある気筒に生じる反力によりクランク軸の回転が再度反転したりする現象が起きる。よって、内燃機関の回転方向を検出し、回転方向を考慮してクランク角度の変化を推定することにより、内燃機関の停止位置を正確に推定することが可能となる。
【００１１】
上記の内燃機関の停止位置推定装置の一態様では、前記推定手段は、前記内燃機関の回転方向が反転した場合には、前記内燃機関の回転方向が正転方向である間に検出されたクランク角度から、前記内燃機関の回転方向が反転方向である間のクランク角度の変化分を減算することにより、前記停止位置を推定する。これにより、内燃機関の停止直前にクランク軸が反転した場合でも、その分を考慮して内燃機関の停止位置を正確に推定することができる。
【００１３】
上記の内燃機関の停止位置推定装置の他の一態様は、前記第１の検出手段が検出した前記回転位置に基づいて前記内燃機関のクランク角度を推定するクランク角度推定手段と、前記第２の検出手段が検出したクランク角度に基づいて、前記推定されたクランク角度を補正する補正手段と、を備える。
【００１４】
モータジェネレータは内燃機関のクランク軸と連動しているため、モータジェネレータの回転位置に基づいて機関のクランク角度を推定することができる。モータジェネレータの回転位置から推定されるクランク角度は、一般的にクランク角センサから検出されるクランク角度より分解能が高く、また、機関の反転も検出できるという長所を有するが、クランク軸の絶対角度ではない。一方、機関の絶対クランク角度は例えばクランク角センサなどの機関に取り付けたセンサ側で直接的に検出することができる。よって、機関のセンサから直接的に検出された絶対クランク角度を用いて、モータジェネレータの回転位置に基づいて間接的に得られた高分解能の相対クランク角度を補正することにより、推定されたクランク角度の精度を向上させることが可能となる。
【００１５】
上記の内燃機関の停止位置推定装置の一態様は、前記内燃機関の回転数を検出する手段を備え、前記補正手段は、検出された回転数が所定範囲内である場合にのみ前記推定されたクランク角度を補正する。
【００１６】
機関の回転数が高くなりすぎると、モータジェネレータの回転位置に基づいてクランク角度を推定する演算処理の負荷が増大する。また、機関の回転数が低くなりすぎると、機関に取り付けられたセンサなどによるクランク角度の検出精度が大きく低下してしまう。よって、機関の回転数が所定範囲内にある場合にのみ、補正手段による補正を行うこととして、処理負荷の増大や、補正精度の低下などを防止することができる。
【００１７】
好適な実施例では、補正手段は、前記クランク角度推定手段により推定されたクランク角度が前記第２の検出手段により検出されたクランク角度と一致するように、前記推定されたクランク角度を補正することができる。
【００１８】
上記の内燃機関の停止位置推定装置の一態様では、前記補正手段は、前記クランク角度推定手段により推定されたクランク角度と、前記第２の検出手段により検出されたクランク角度との誤差が所定の標準誤差より大きい場合には、前記推定されたクランク角度の補正を行わない。
【００１９】
モータジェネレータの回転位置に基づいて推定されたクランク角度と、機関のクランク軸から検出したクランク角度との誤差は、通常は、例えばモータジェネレータとクランク軸とを連結させているベルトのすべりや、モータジェネレータの回転位置からクランク角度を推定する演算処理上の誤差などに起因するものであり、それほど大きく変動する性質のものではない。よって、通常の動作中において生じうる範囲の誤差を所定の標準誤差として予め定めておき、それより大きい誤差が生じた場合は、例えばノイズなどの突発的な原因により生じたものと判断して、補正を行わないこととする。こうして、ノイズなどにより生じた誤差に基づいて誤った補正を行うことを防止することができる。
【００２０】
上記の内燃機関の停止位置推定装置の一態様では、前記クランク角度推定手段により推定されたクランク角度と、前記第２の検出手段により検出されたクランク角度との誤差が所定の標準誤差の範囲内にある場合に、推定精度が確保されていることを示す推定精度情報を出力する手段を備える。
【００２１】
この態様によれば、モータジェネレータの回転位置に基づいて推定されたクランク角度と、クランク角センサなどにより検出されたクランク角度との誤差が標準誤差の範囲内である場合は、本装置による推定が予定通り行われ、推定精度が確保されていることを示す推定精度情報が出力される。よって、例えば推定精度情報を参照して、推定精度が確保されている場合には、アイドリングストップ時などの機関の停止制御中に推定結果を利用するとか、推定精度に応じて始動時の始動方法を制御するなど、停止位置の推定精度情報を利用して各種の制御を実行することが可能となる。
【００２２】
上記の内燃機関の停止位置推定装置の一態様では、前記補正手段は、前記クランク角度推定手段により推定されたクランク角度と、前記第２の検出手段により検出されたクランク角度との誤差を検出する誤差検出手段と、検出された所定数の誤差に基づいて、前記標準誤差を決定する手段と、を備える。これにより、例えば所定回数にわたって得られた誤差に基づいて、標準誤差、つまり推定処理が安定的に行われているときに生じうる誤差の範囲を適切に決定することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２４】
［車両の構成］
まず、本発明に係る内燃機関の停止位置推定手法を適用した車両の概略構成を説明する。本発明に係る内燃機関の停止制御装置は、アイドリングストップ技術を適用したいわゆるエコラン車両又はハイブリット車両などを対象とする。「エコラン車両」とは、主としてエンジンの始動を目的とした電動機（モータジェネレータ）を搭載し、アイドリングストップによるエンジンの停止後、モータジェネレータによりエンジンを自動的に再始動する車両である。また、「ハイブリット車両」とは、エンジン及びモータジェネレータをそれぞれ動力源とするパワートレーンである。ハイブリット車両では、走行状態に応じてエンジン及びモータジェネレータの両者を協働させ、あるいは使い分けて、滑らかでレスポンスのよい動力性能を得ることができる。
【００２５】
図１に、本発明に係る車両１０のシステム構成を示す。
【００２６】
車両１０は、図１に示すように、ＤＣスタータ１と、エンジン２と、エンジン２から出力される駆動力により発電すると共にエンジン２を始動する際のセルモータとして駆動可能なモータジェネレータ３と、モータジェネレータ３等を制御するためのモータ制御装置４と、モータ制御装置４を介してモータジェネレータ３等と電力の授受を行う電源装置５と、モータジェネレータ３、モータ制御装置４及び電源装置５を各々接続する電源ケーブル６と、エンジン２から発生する駆動力を車輪に伝える動力伝達装置７と、車輪８とを備える。
【００２７】
次に、上記各構成について、図１を参照して説明する。
【００２８】
ＤＣスタータ１は、エンジン２を始動させる直流方式のセルモータである。ＤＣスタータ１はシャフトを有し、イグニションスイッチがＯＮ状態とされることにより、１２Ｖ電源装置からの電力供給を受けて、そのシャフトを回転させる。ＤＣスタータ１のシャフトが回転することにより、エンジン２のクランクシャフトが回され、エンジン２を始動する。具体的には、ＤＣスタータ１のシャフトの先端部には、ピニオンギアが取り付けられている。ピニオンギアは、エンジン２のクランクシャフトに設けられたフライホイールのリングギアと噛み合っている。そのため、ＤＣスタータ１は、エンジン２の始動により１２Ｖ電源装置から電力供給を受けると、そのピニオンギアがフライホイールのリングギアと噛み合って回転し、フライホイールを回転させる。これにより、所定気筒数のピストンが連結されたクランクシャフトが回転させられるため、その回転駆動力によりエンジン２を始動することができる。なお、エンジンの始動のためにクランクシャフトを駆動することを「クランキング」と呼ぶ。
【００２９】
エンジン２は、シリンダ内の混合気を爆発させて、動力を発生する内燃機関である。内燃機関には、ガソリンを燃料とするガソリンエンジン、又は軽油などを燃料とするディーゼルエンジンなどがある。ガソリンエンジンには、クランクシャフトが２回転する間に、吸気、圧縮、膨張、排気の１サイクルを完了して動力を発生する４サイクルガソリンエンジン、又はクランクシャフトが１回転する間に前記の１サイクルを完了する２サイクルガソリンエンジンがある。なお、本実施形態における車両１０は、４サイクルガソリンエンジンであるとする。
【００３０】
図２にエンジン２の概略構成の一例を示す。
【００３１】
シリンダヘッド１２に形成された吸気ポート２４は吸気バルブ２６により開閉される。吸気ポート２４への吸気の供給は、吸気通路２８を介してなされる。吸気通路２８にはサージタンク３０が設けられ、サージタンク３０の上流にはスロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２は電動モータ３４により開度（スロットル開度ＴＡ）が調整され、このスロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ３６により検出されている。
【００３２】
エンジン２はいわゆるポート噴射型のエンジンであり、吸気ポート２４に燃料噴射弁１４が設けられている。吸気ポート２４内の吸気と、吸気ポート２４内に噴射された燃料により混合気が生成され、シリンダブロック１６、ピストン１８及びシリンダヘッド１２により区画された燃焼室２０内に導入される。燃焼室２０の天井部分には点火プラグ２２が配置され、吸気ポート２４から導入された混合気に対して点火可能としている。なお燃料噴射弁１４には高圧燃料ポンプ（図示略）からデリバリパイプ１４ａを介して高圧燃料が供給されている。このことにより、圧縮行程末期においても燃料噴射弁１４から燃焼室２０内に燃料噴射が可能となっている。このデリバリパイプ１４ａ内の燃料圧力は燃圧センサ１４ｂにより検出されている。
【００３３】
また、シリンダヘッド１２に形成された排気ポート３８は排気バルブ４０により開閉される。燃焼室２０から排気ポート３８に排出された排気は、排気通路４２及び排気浄化触媒（図示略）等を介して外部に排出される。
【００３４】
燃焼室２０内での混合気の燃焼に伴うピストン１８の往復運動は、コンロッド４４を介してクランクシャフト４６の回転運動に変換される。クランクシャフト４６は図示しないトルクコンバータや変速機を介して車輪８に動力を伝達している。
【００３５】
また、このような動力伝達系とは別に、クランクシャフト４６の一端は電磁クラッチ４８を介してプーリ５０（以下、「クランクシャフトプーリ」とも呼ぶ。）に接続されている。このプーリ５０は、ベルト５２により他の３つのプーリ５４，５６，５８との間で動力の伝達が可能とされている。本例では、プーリ５４によりエアコン用コンプレッサ６０が駆動可能とされ、プーリ５６によりパワーステアリングポンプ６２が駆動可能とされている。もう一つのプーリ５８（以下、「ＭＧプーリ」とも呼ぶ。）は、モータジェネレータ３に連結されている。モータジェネレータ３はＭＧプーリ５８側からのエンジン駆動力により発電を行う発電機としての機能と、ＭＧプーリ５８側へモータジェネレータ３の駆動力を供給する電動機としての機能とを併せ持っている。
【００３６】
マイクロコンピュータを中心として構成されているＥＣＵ７０（Engine Control Unit）は、入出力装置、記憶装置、中央処理演算装置、などから構成され、車両１０のシステムを統括制御する。ＥＣＵ７０は、エンジン２に搭載された各センサなどからの入力情報などに基づいて、車両１０を最適な状態に制御する。具体的には、ＥＣＵ７０は、前述した燃圧センサ１４ｂから燃料圧力、スロットル開度センサ３６からスロットル開度ＴＡ、モータジェネレータ３内蔵の回転数センサからモータジェネレータ回転数、電源装置５の電圧あるいは充放電時の電流量、イグニッションスイッチ７２のスイッチ状態、車速センサ７４から車速ＳＰＤ、アクセル開度センサ７６からアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）、ブレーキスイッチ７８からブレーキペダルの踏み込み有無、エンジン回転数センサ８０からクランクシャフト４６の回転数（エンジン回転数ＮＥ）、エアフロメータ８２から吸入空気量ＧＡ、冷却水温センサ８４からエンジン冷却水温ＴＨＷ、アイドルスイッチ８６からアクセルペダルの踏み込み有無状態、排気通路４２に設けられた空燃比センサ８８から空燃比検出値Ｖｏｘ、カム角センサ９２からカムシャフトの回転位置を、クランク角センサ９０からクランクシャフトの回転角度（クランク角度）を、それぞれ検出している。
【００３７】
クランク角センサ９０は、被検出物（例えば、金属など）を検出することが可能な磁気式センサなどであり、エンジン２内のクランクシャフト４６近傍の所定の位置に設けられる。即ち、クランクシャフト４６上の所定の位置には、外周に凹凸が形成された歯車（以下、「シグナルロータ」と呼ぶ。）が取り付けられるが、クランク角センサ９０は、そのシグナルロータの歯数を検出することが可能な位置に設けられる。また、クランク角センサ９０は、クランクシャフト４６の回転角度（以下、「クランク角度」と呼ぶ。）を例えば１０〜３０°ＣＡ程度の分解能で検出することができる。クランクシャフト４６が回転するとシグナルロータもそれに連動して回転する。このとき、クランク角センサ９０は、そのシグナルロータの歯数を検出し、パルス信号としてＥＣＵ７０などに出力する。ＥＣＵ７０は、クランク角センサ９０から出力されたパルス信号をカウントして、それをクランク角度に変換する。これにより、ＥＣＵ７０などは、クランク角度を検出する。また、クランク角センサ９０は、エンジン２内に直接設けられるため、クランク角度を絶対角度として検出することができる。
【００３８】
なお、クランク角センサ９０は、シグナルロータの歯数を１つ検出すると、１つのパルス信号をＥＣＵ７０などに出力する。このため、クランク角センサ９０から出力されるパルス信号は、クランクシャフト４６が正転しても、あるいは逆転しても同様の出力状態となるため、ＥＣＵ７０などは、クランクシャフト４６の正転又は逆転の別を検出することができない。
【００３９】
このようにして得られたデータに基づいて、ＥＣＵ７０は、電動モータ３４を駆動してスロットル開度ＴＡを調整するとともに、燃料噴射弁１４からの噴射時期を調整する。更に自動停止条件が成立すると、燃料噴射弁１４からの燃料噴射を停止して、エンジン２の運転を自動停止させる。また、自動始動条件が成立するとモータジェネレータ３の駆動力により、プーリ５８、ベルト５２、プーリ５０及び電磁クラッチ４８を介してクランクシャフト４６を回転させ、エンジン２を始動させる。更に、ＥＣＵ７０は、点火時期制御、その他の必要な制御を実行している。
【００４０】
モータジェネレータ３は、プーリ５０、プーリ５８及びベルト５２を通じて、クランクシャフト４６と連結されている。クランクシャフト４６に連結されたクランクシャフトプーリ５０又はモータジェネレータ３に連結されたＭＧプーリ５８の一方が回転駆動することにより、ベルト５２を介して他方に動力が伝達される。
【００４１】
モータジェネレータ３は、後述する電源装置５からの電力供給を受けて回転駆動するモータ（電動機）としての機能を有するとともに、車輪８からの回転駆動力を受けて回転している場合には三相コイルの両端に起電力を生じさせるジェネレータ（発電機）としての機能を併せ持つ。モータジェネレータ３が電動機として機能する場合には、モータジェネレータ３は電源装置５からの電力供給を受けて回転し、その回転駆動力をクランクシャフトプーリ５０に伝達してクランクシャフト４６を回転させエンジン２を始動する。一方、モータジェネレータ３が発電機として機能する場合には、車輪８からの回転駆動力がクランクシャフト４６及びクランクシャフトプーリ５０を介してモータジェネレータ側のＭＧプーリ５８に伝達され、モータジェネレータ３を回転させる。モータジェネレータ３が回転することによってモータジェネレータ３内で起電力が発生し、その起電力が、モータ制御装置４を介して直流電流に変換され、電源装置５に電力を供給する。これにより、電源装置５は充電される。
【００４２】
図１に戻り、モータ角センサ３ａは、検出部にホール素子などが好適に適用され、モータジェネレータ３内の所定の位置に設けられる。モータ角センサ３ａは、モータジェネレータ３のシャフトの回転角度を、概ね７.５°ＣＡ単位の高い分解能で検出することができる。モータジェネレータ３が電源装置５からの電力供給を受けて回転駆動すると、モータ角センサ３ａは、そのシャフトの回転角度を検出する。具体的には、モータ角センサ３ａは、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の交流電流をそれぞれ検出できるように、それらの各相に設けられる。各モータ角センサ３ａは、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の交流電流をそれぞれ検出してパルス信号に変換し、モータ制御装置４に出力する。
【００４３】
モータ制御装置４は、エンジン２内に設けられ、モータジェネレータ３及び電源装置５と電源ケーブル６によりそれぞれ接続される。モータ制御装置４は、主として、インバータ、コンバータ、又は制御用コンピュータなどから構成される。
【００４４】
インバータは、電源装置５からの高電圧直流電流を所定の３相交流電流に変換して、モータジェネレータ３に電力を供給する。また、インバータは、逆にモータジェネレータ３から生じた起電力（３相交流電流）を、電源装置５を充電するのに適した直流電流に変換する。
【００４５】
コンバータは、所定の直流電圧から所定の直流電圧へ変換するＤＣ／ＤＣ変換装置である。即ち、コンバータは、電源装置５の定格電圧（例えば、３６Ｖ電圧）を所定の電圧（例えば、１２Ｖ電圧）に降圧して、補機類などの駆動、又は車両に搭載された１２Ｖ電源装置への充電を行う。
【００４６】
制御用コンピュータは、インバータやコンバータの制御を行う。即ち、制御用コンピュータは、モータジェネレータ３の駆動トルクや発電量を最適な状態に制御すると共に、電源装置５への充電量を最適な状態に制御して充電を行う。具体的には、モータジェネレータ３が電動機として機能する場合には、制御用コンピュータは、電源装置５から供給された電力に基づいて、モータジェネレータ３の駆動トルクや発電量の制御を行う。これにより、モータジェネレータ３が電動機として機能するのに最適な状態に制御される。一方、モータジェネレータ３が発電機として機能する場合には、制御用コンピュータは、モータジェネレータ３から生じた起電力に基づいて、所定の直流電流を電源装置５に供給して電源装置５の充電を行う。
【００４７】
また、モータ制御装置４は、上述したモータ角センサ３ａから出力されたパルス信号の数をカウントすることにより、モータジェネレータ３のシャフトの回転角度に変換する。さらに、モータ制御装置４は、その変換後の回転角度に基づいてクランクシャフトプーリ５０とＭＧプーリ５８との回転比率からクランク角度への変換を行う。これにより、モータ制御装置４は、クランク角度を、概ね３°ＣＡ単位の高い分解能で検出することができる。
【００４８】
さらに、モータ制御装置４は、モータジェネレータ３のシャフトの正転又は逆転の別を検出することもできる。即ち、モータジェネレータ３のシャフトが正転したときと、逆転したときではＵ、Ｖ、Ｗの各相のパルス信号の出力状態が異なる。モータジェネレータ３のシャフトが正転したときのＵ、Ｖ、Ｗの各相のパルス信号は、位相差により、先ずＵ相のパルス信号が一定時間出力され、その後遅れてＶ相のパルス信号が一定時間出力され、さらにその後遅れてＷ相のパルス信号が一定時間出力され、それらが周期的に繰り返される出力状態となる。これに対し、モータジェネレータ３のシャフトが逆転したときのＵ、Ｖ、Ｗの各相のパルス信号は、正転の場合とは逆のパルス信号の出力状態となる。つまり、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順にパルス信号が一定時間それぞれ周期的に繰返される出力状態となる。そのため、モータ制御装置４は、それらの位相差を利用してモータジェネレータ３のシャフトの正転又は逆転の別を検出することができる。
【００４９】
電源装置５は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などの２次電池である。電源装置５は、車両１０のスペースの効率化などを図るため、例えば、車両１０の後部などに設置される。電源装置５は、例えば、３６Ｖなどの定格電圧とすることができる。そのため、電源装置５は、モータジェネレータ３の起動、又は車両制動時におけるエネルギー回生などにおいて高い入出力特性を有する。電源装置５は、具体的には、補機類やモータジェネレータ３などに対して電力を供給する。モータジェネレータ３への電力供給は、主として、車両１０が停止中に行われる。また、車両１０が走行中、あるいは制動時の場合には、モータジェネレータ３から発生する起電力がモータ制御装置４を介して、直流電流に変換され電源装置５に供給される。これにより、電源装置５を充電することができる。
【００５０】
電源ケーブル６は、上述したように、モータジェネレータ３とモータ制御装置４、及びモータ制御装置４と電源装置５とにそれぞれ接続され、直流電流や３相交流電流を流す役割を果たす。
【００５１】
動力伝達装置７は、主として、トルクコンバータ、ロックアップクラッチ、変速機、動力切換機構などから構成される。これらが有機的に作用することにより、動力伝達装置７は、走行状態などに応じて、エンジン２、又はモータジェネレータ３から発生する回転駆動力を車輪８に伝達し又は遮断する。また、動力伝達装置７は、制動時などにおいては、逆に車輪８からの回転駆動力をモータジェネレータ３に伝達する。
【００５２】
車輪８は、動力伝達装置７からの回転駆動力を路面に伝える車軸、及びタイヤなどである。本実施形態においては、車輪８として後輪を図示している。
【００５３】
次に、クランク角センサ９０とカム角センサ９２の例について説明する。
【００５４】
図３に示すように（図２では図示を略している）、クランクシャフト４６にはシグナルロータ９１が取り付けられている。このシグナルロータ９１の外周部には、クランクシャフト４６の軸線を中心として等角度間隔（ここでは１０°間隔）に配置された３４個の歯（突起部分）９１ａと、１個の幅広の欠歯（歯が存在しない部分）９１ｂが設けられている。欠歯９１ｂの長さは、歯９１ａの２個分に相当する。そして、シグナルロータ９１の外周部に対向して、クランク角センサ９０が設けられている。クランクシャフト４６が回転した場合には、シグナルロータ９１の各歯９１ａおよび欠歯９１ｂが順次クランク角センサ９０の近傍を通過することにより、クランク角センサ９０からはそれら各歯９１ａおよび欠歯９１ｂの通過数に対応したパルス状の回転信号（以下「ＮＥ信号」と称する）が出力される。
【００５５】
一方、吸気カムシャフト２７の外周面には３個の突起２７ａ，２７ｂ，２７ｃが吸気カムシャフト２７の軸線を中心として９０°（１８０°ＣＡに相当する）間隔に配列して設けられている。したがって両端の突起２７ａと突起２７ｃとの間隔は１８０°（３６０°ＣＡに相当する）となっている。これら突起２７ａ〜２７ｃに対向するように、突起２７ａ〜２７ｃを検出して検出信号を出力するカム角センサ９２が設けられている。吸気カムシャフト２７が回転した場合には、突起２７ａ〜２７ｃがカム角センサ９２の近傍を通過する。これにより、カム角センサ９２からは、突起２７ａ〜２７ｃのそれぞれの通過に対応してパルス状の検出信号が出力される。
【００５６】
ここで、エンジン２が駆動している時においてＥＣＵ７０に入力されるクランク角センサ９０、およびカム角センサ９２からの信号を図４に示す。図４（ａ）は吸気カムシャフト２７の回転に伴いカム角センサ９２内に発生する電圧波形を示すものである。図４（ｂ）は、図４（ａ）の電圧波形をパルス状のカム角信号（Ｇ２信号）に変換したものである。図４（ｃ）はクランクシャフト４６の回転に伴いクランク角センサ９０内に発生する電圧波形を示すものである。図４（ｄ）は図４（ｃ）の電圧波形をＮＥ信号に変換したものである。本例では、ＮＥ信号のうち、歯９１ａに対応するパルス数は、クランクシャフト４６の１回転（３６０°ＣＡ）当たり３４個となっている。また、クランク角センサ９０から出力される回転信号のうち、欠歯９１ｂに対応する部分ではパルスの間隔が２パルス存在しないことにより広くされている。このパルス間隔が広い部分の数は、クランクシャフト４６の１回転（３６０°ＣＡ）当たり１つとなっている。
【００５７】
ＥＣＵ７０は、上述したクランク角センサ９０のＮＥ信号およびカム角センサ９２からのカム角信号に基づきクランクシャフト４６および吸気カムシャフト２７の回転位相を検知する。そして、ＥＣＵ７０は、クランクシャフト４６および吸気カムシャフト２７の回転位相から各気筒（＃１〜＃４）について気筒判別を行い、それら各気筒（＃１〜＃４）のうち燃料噴射や点火を行うべき気筒を選択する。
【００５８】
［車両の動作］
次に、上記の構成からなる車両１０の動作について説明する。車両１０は、停車、発進、通常走行、加速走行、又は制動などの各運転状態に応じて、各種の動作を行う。
【００５９】
車両１０の自動停止（アイドリングストップ）中では、エンジン２は停止状態である。この状態において、エアーコンプレッサ、ウォータポンプ、又はパワーステアリングポンプなどの補機類の駆動が必要な場合には、モータジェネレータ３は、エンジン２を駆動させることなく、電源装置５からの電力供給を受けて、それらの補機類を駆動する。ただし、エンジン２とモータジェネレータ３とは各々のプーリを介してＶベルトで回動自在に接続されているため、この状態においては、モータジェネレータ３のシャフトが回転することにより、その回転駆動力がエンジン２に伝達されてしまう。そこで、上記補機類のみを駆動するためには、エンジン２のクランクシャフトが回転しないように電磁クラッチを作動させて、モータジェネレータ３からの回転駆動力を遮断する。これにより、エンジン２を駆動させることなく、補機類のみ駆動させることができる。
【００６０】
車両１０の発進時、即ち、アイドリングストップ状態のときに運転者がブレーキペダルから足を離すと、モータジェネレータ３は、アイドリング回転数付近まで回転数を上昇する。そして、運転者がアクセルペダルを踏むことにより、モータジェネレータ３はエンジン２のクランクシャフトを回転させてエンジン２を自動再始動する。また、ブレーキＯＦＦ操作、つまり運転者がブレーキペダルから足を離した状態から一定時間が経過した場合においても、最適な動力性能を得るためエンジン２を自動再始動することができる。
【００６１】
通常走行時には、車両１０は、一般的な車両と同様にエンジン２からの駆動力が車輪８に伝達されて走行する。なお、通常走行時において電源装置５の電圧が低下している場合には、車輪８からの駆動力がモータジェネレータ３に伝達されてモータジェネレータ３が発電を行う。これにより、モータジェネレータ３は発電機として機能し、電源装置５の不足する電力を補充するために、電源装置５に対して充電を行う（以下、この運転状態を「回生」と呼ぶ。）。よって、電源装置５は、常時、適正な充電状態に維持される。
【００６２】
車両１０が登坂走行や加速走行をするときには、適切な動力性能を発揮するため、前記した通常走行時の状態に加えて、電源装置５の電力を使用してモータジェネレータ３を駆動し、モータジェネレータ３による回転駆動力をエンジン２の回転駆動力に付与することができる（以下、この運転状態を「アシスト」と称する。）これにより、車両１０は、エンジン２及びモータジェネレータ３の２つの動力源を効果的に使用して、高い動力性能を得ることができる。
【００６３】
減速などにおける制動時には、車輪８による駆動力が、動力伝達装置７、エンジン２を介してモータジェネレータ３に伝達され回生が行われる。
【００６４】
［エンジンの停止制御］
次に、上述した車両１０のエンジンの停止制御について説明する。上述したように、車両１０は、走行停止時にはアイドリングストップ、つまりエンジン２を自動停止する。その後、運転者が、ブレーキペダルから足を離すと同時にモータジェネレータ３はエンジン２のアイドリング回転数付近まで回転を上昇する。そして、運転者がアクセルペダルを踏むことによりモータジェネレータ３が回転駆動し、その回転駆動力によりエンジン２を自動再始動させる。このとき、車両１０では、エンジン２の自動始動時にスムーズな発進を可能とするために、アイドリングストップ時にエンジン２の内部において、クランク角度が最適なクランク角度停止位置に停止するように制御される。以下の例では、車両停止時におけるエンジンの慣性エネルギーを効果的に活用して正確な停止制御を行う。
【００６５】
以下、クランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させる方法について述べる。尚、最適なクランク角度停止位置は、圧縮行程にある気筒において、エンジン２の再始動時に圧縮行程上死点の乗越しが容易なクランク角度の停止位置とすることができる。例えば、本例のような４気筒エンジンの場合、クランク角度停止位置がクランク角度９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡの範囲内にあれば最適なクランク角度停止位置となる。
【００６６】
概要を説明すると、通常の車両１０の停止制御方法は、ＥＣＵ７０がアイドリング状態から所定のタイミングでエンジン２への燃料カットを実行し、その後のエンジン２の有する慣性エネルギーによって自然とエンジン２を停止させる。しかし、燃料カット時のエンジン回転数の大きさによってエンジン２の有する慣性エネルギーは毎回まちまちとなり、それに連動してクランク角度停止位置も毎回異なってしまう。そのため、通常の車両１０の停止制御方法では、クランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させることが困難となり、実際に車両が停止した際のクランク角度停止位置によっては次回のエンジン始動負荷が大きくなる。よって、モータジェネレータ３の有する出力トルクとの関係では、エンジン２のクランクシャフトを回転させることができず、エンジン２の自動再始動が失敗する確率が高くなる。
【００６７】
そこで、本例においては、燃料カット後のエンジン回転数を所定のタイミングで一定にすることにより、その時点においてエンジン２が有する慣性エネルギーを一定にする。そして、その後はその時点でエンジン２が有する慣性エネルギーを利用してエンジン２の回転を停止させる。これにより、毎回確実に、クランク角度を最適なクランク角度停止位置へ停止制御させることができる。
【００６８】
特に本実施形態においては、エンジン回転数を一定にさせる方法としてモータジェネレータ３を使用する。つまり、燃料カット後のクランクシャフトに所定のタイミングでモータジェネレータ３からの回転駆動力を付与することで（以下、「モータリング」と呼ぶ。）、エンジン２の有する慣性エネルギーを一定にする。これにより、エンジン停止時のクランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させる。クランク角度が最適なクランク角度停止位置にあれば、エンジン始動時におけるエンジン始動負荷を最小限にすることができ、エンジン２の自動再始動の失敗を効果的に防止することができる。
【００６９】
モータジェネレータ３を利用したエンジン停止時の回転数制御の様子を図５に示す。図５において、波形１００は本実施形態のエンジン停止制御によるエンジン回転数の変化を示す。波形１０１はエンジン停止制御における燃料カット信号波形を示し、燃料カット信号がＨレベルになると燃料カットを実行する。波形１０２はモータジェネレータ３の駆動信号（ＭＧ駆動信号）波形を示し、Ｈレベルの区間でモータジェネレータ３が駆動される。
【００７０】
今、時刻ｔ0で運転者がアクセルペダルを離したとすると、時刻ｔ0以降はエンジン２の回転数は、ほぼそのエンジンのアイドリング回転数ＮＥ１となる。時刻ｔ1において運転者がブレーキペダルを踏み込んだとすると、その時点でＥＣＵ７０は燃料カット信号をＨレベルとし、燃料カットを指示する。時刻ｔ1にて燃料カットが実行されると、エンジン２の回転数は徐々に低下する。ＥＣＵ７０は、エンジン回転数が予め決められたモータ設定回転数ＮＥ２まで低下したことを検出すると（時刻ｔ2）、ＭＧ駆動信号をＨレベルとし、モータジェネレータ３を駆動させ、エンジン２をモータジェネレータ３による駆動に切り替える。
【００７１】
そして、所定期間（時刻ｔ2〜ｔ3）にわたりモータジェネレータ３は予め決定されたモータ設定回転数ＮＥ２でエンジン２を駆動し、所定期間が経過するとＥＣＵ７０はモータジェネレータ３の駆動を停止する（時刻ｔ3）。時刻ｔ3でモータジェネレータ３による駆動力が除去されると、エンジン２はその時点で有する慣性エネルギーのみにより回転するのでエンジン回転数は徐々に低下し、時刻ｔ4付近でエンジン２は停止する。
【００７２】
このように、本実施形態では、エンジン停止時にエンジン２の駆動を一旦モータジェネレータ３による駆動に切り替え、エンジン２を所定の回転数ＮＥ２に保持した後でエンジンの駆動力を除去する。駆動力を除去した時点でエンジン２が有する慣性エネルギーは主としてその時点のエンジン回転数により決まるので、必ず所定のエンジン回転数ＮＥ２にエンジンの回転数を維持してから駆動力を除去するようにすれば、エンジン２は毎回同じ慣性エネルギーを持ち、同じ推移で停止する。
【００７３】
次に、上述のように所定のエンジン回転数ＮＥ２で駆動力を除去した後、エンジンが停止するまでのエンジンの挙動を説明する。図６は、エンジン２に対する駆動力を除去した後のエンジン２のクランク角度の変位を示す。図６において、縦軸は所定気筒のクランク角度の変位（°ＣＡ）を示す。なお、前記所定気筒とは、クランク角度が０°ＣＡ〜１８０°ＣＡに変位するとき圧縮行程にある気筒、例えば、＃３気筒を対象とする。一方、横軸は時間（秒）を示す。
【００７４】
具体的には、縦軸は、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程から膨張行程に移行する際のクランク角度変位（°ＣＡ）を示しており、クランク角度変位が、下死点（０°ＣＡ）から上死点（１８０°ＣＡ）まで、３０°ＣＡ間隔毎に示される。一方、横軸は、モータリング停止時（０（秒））から所定気筒のクランク角度を最適なクランク角度停止位置に停止制御させるまでの経過時間（０.６（秒））を０．１（秒）間隔毎に示したものである。
【００７５】
次に、図中のグラフについて説明する。図中には２種類のグラフが示されている。これは、モータジェネレータ３による駆動（モータリング）停止時のエンジン回転数が高い場合のグラフ１１０と低い場合のグラフ１１２である。即ち、０秒から０.１秒の間において、傾きが大きいグラフ１１０はモータリング停止時のエンジン回転数が高い場合のクランク角度変位を示し、傾きが小さいグラフ７１はモータリング停止時のエンジン回転数が低い場合のクランク角度変位を示す。
【００７６】
先ず、０秒から０.１秒付近においては、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程の下死点から上死点に上昇している様子を示している。所定気筒に対応するピストンは、０.１秒経過直後に圧縮行程上死点近傍まで上昇する。このときは、エンジン２のクランクシャフト４６は正転している。
【００７７】
その後、所定気筒に対応するピストンは圧縮行程上死点（１８０°ＣＡ）の乗越しができずに、０.３秒付近までエンジン２のクランクシャフトは逆転する。これは以下の理由による。即ち、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程上死点に接近することにより、シリンダ内の容積は次第に小さくなり、圧力が高まってくる。これに比例して、シリンダ内においてはピストンを押し返そうとする圧縮反力１１６（以下、「コンプレッション反力」と呼ぶ。）も大きくなってくる。したがって、圧縮行程上死点付近では、シリンダ内におけるコンプレッション反力が最も大きい状態となるので、その時のエンジンが有する慣性エネルギーによってはコンプレッション反力に対抗できず、所定気筒に対応するピストンが圧縮行程下死点側に押し返される結果となる。このように、所定気筒に対応するピストンは、圧縮行程上死点への乗越しができずにエンジン２のクランクシャフトが逆転する。
【００７８】
その後、所定気筒に対応するピストンは、圧縮行程下死点側、即ち膨張行程側に移行するが、０.３秒付近においてエンジン２のクランクシャフト４６は再び逆転する。つまり、エンジン２のクランクシャフトは正転する。これは以下の理由による。即ち、このとき、所定気筒に対応するピストンは、先ず膨張行程下死点側に下降する。膨張行程では吸排気弁がともに閉状態となっているため、ピストンが膨張行程下死点側に下降するのに従い、シリンダ内の容積が次第に大きくなる。これによって、シリンダ内では負圧が形成されると共に、その負圧が次第に大きくなる。したがって、他気筒に対応するピストンは、その負圧に起因する反力１１８によって上死点側の方向に再び引き戻される。これにより、エンジン２のクランクシャフトは再び正転する。
【００７９】
その後、０.３秒付近からエンジン２の有する慣性エネルギーが徐々に低下し、０．６秒後にエンジン２が停止する。これにより、クランク角度停止位置は、クランク角度９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡの範囲内に収束する。クランク角度停止位置が、最終的にクランク角度約９０°ＣＡ〜１２０°ＣＡの範囲内に収束すれば、最適なクランク角度停止位置に停止制御されたことになり、停止制御は成功といえる。
【００８０】
［エンジン停止位置推定処理］
次に、本発明の中心的部分である、エンジン停止位置推定処理について説明する。図７に、本発明によるエンジン停止位置推定装置の概略構成を示す。本実施形態では、エンジン停止位置推定処理は、モータ制御制御装置４が実行する。具体的には、モータ制御装置４は、モータ角センサ３ａから出力されるＭＧ位置信号Ｓmg、クランク角センサ９０から出力されるＮＥ信号Ｓne、カム角センサ９２から出力されるカム角信号（Ｇ２信号）Ｓg2、及び、ＥＣＵ７０内で生成されるＴＤＣ信号Ｓtdcに基づいて、エンジン停止位置、即ち、エンジン停止時におけるクランク角度を推定する。なお、ＴＤＣ信号は後述する２つの信号（ＴＤＣ１信号とＴＤＣ２信号）を含む。
【００８１】
図８は、上記のＭＧ位置信号、ＮＥ信号、Ｇ２信号及びＴＤＣ信号の性質を整理した図表である。
【００８２】
ＭＧ位置信号は、モータジェネレータ３のモータ角センサ３ａにより出力され、モータシャフトの回転角を示す信号である。モータジェネレータ３のシャフトは、図２に示すようにＭＧプーリ５８と連結されており、ベルト５２により、クランクシャフト４６に連結されたクランクシャフトプーリ５０と連動する。従って、ＭＧプーリ５８とクランクシャフトプーリ５０を接続するベルトの滑り分などが存在するので、ＭＧ位置信号はクランクシャフトの絶対角度を検出することはできないが、クランクシャフトの相対角度を示すことができる。ＭＧ位置信号によれば、ＭＧプーリ５８とクランクシャフトプーリ５０のプーリ比によるが、３°ＣＡ程度の分解能でクランク角度を検出することができる。また、ＭＧ位置信号からは、前述のようにモータの正転・反転を区別し、モータが正転しているか反転しているかを示す反転信号を生成することができる。
【００８３】
ＮＥ信号は、前述のようにクランクシャフト４６に取り付けられたシグナルロータ９１の歯９１ａの検出信号であり、シグナルロータ９１に設けられる歯９１ａの数に応じて、１０°ＣＡ〜３０°ＣＡ程度の分解能で絶対クランク角度を検出できる。
【００８４】
カム角信号（Ｇ２）信号は、前述のように、主として気筒判別信号として利用される。カムシャフトとクランクシャフトとがタイミングベルトやタイミングチェーンなどで連結されているので、Ｇ２信号は基本的には絶対クランク角度に対応する信号となるが、可変動弁機構（ＶＶＴ）と搭載しているエンジンの場合にはタイミングのずれを含むことになる。
【００８５】
ＴＤＣ信号は、クランク角センサ９０が出力したＮＥ信号に基づいてＥＣＵ７０などが生成する信号であり、ＴＤＣの周期を示す信号である。よって、絶対クランク角の３６０°ＣＡを検出することができる。
【００８６】
なお、クランク角センサ９０及びカム角センサ９２としてＭＰＵセンサを用いた場合は、エンジン（クランクシャフト）の低回転時にはセンサ出力を得ることができないが、ＭＲＥセンサを使用した場合は低回転時でもセンサ出力を得ることができ、各信号を得ることができる。
【００８７】
（クランク角推定）
次に、本発明による基本的なクランク角推定方法について説明する。本発明は、エンジンの反転を考慮してクランク角度の推定を行うものであり、図９を参照してこれを説明する。一般的に、アイドリングストップ時などにエンジンを停止する際には、ほとんどの場合、エンジンは停止直前に反転することがわかっている。これは、前述の慣性エネルギーを利用した停止制御手法においても同様である。クランク角センサは、クランクシャフトの絶対角度の検出は可能であるが、クランクシャフトの回転方向の検出、即ちクランクシャフトが正転しているか反転しているかを検出することはできない。よって、クランクシャフトの反転を検出してエンジン停止位置の推定を行わないと、実際にはエンジン停止直前にクランクシャフトが反転している場合でも、正転しているものとしてクランク角度を計算してしまうため、エンジン停止時のクランク角度を正確に推定することはできない。実際、ＭＲＥセンサなどを利用してエンジンの低回転数領域でクランク角度を検出したとしても、コンプレッション反力などによりクランクシャフトが反転していることが検出できないと、実際は逆転しているにもかかわらずクランク角度を加算してしまい、エンジン停止位置の推定結果に誤りが生じてしまう。そこで、本発明では、モータ角センサ３ａが出力する反転信号を利用して、エンジン停止時のクランク角度を正確に推定することを可能とする。
【００８８】
図９（ａ）はモータ角センサ３ａが出力するＭＧ位置信号と、ＭＧ位置信号から生成される反転信号に基づいてクランク角度を推定する例を示す。本例では、図９（ｂ）に示すように、ＭＧプーリ５８とクランクシャフトプーリ５０のプーリ比を１：２．５と仮定する。このプーリ比により、モータジェネレータ３のシャフトの２．５回転がクランクシャフト４６の１回転に相当することとなり、モータジェネレータ３の回転角７．５°がクランク角３°ＣＡに対応することになる。
【００８９】
図９（ａ）において、ＭＧ位置信号がモータジェネレータの回転角（「モータ回転角」と呼ぶ）７．５度毎にパルスを出力するものとすると、ＭＧ位置信号の１パルス期間がクランク角３°ＣＡに対応することになる。エンジン停止時の停止位置推定、即ちクランク角推定処理においては、図９（ａ）に示すように、反転信号を参照してクランク角度を加減算することにより、正確なクランク角度を得ることができる。
【００９０】
図９（ａ）では、例えば正転していたクランクシャフトが推定クランク角度１０６°の位置で反転し、クランク角度９°ＣＡ分回転した後、再度反転して再び正転方向に回転した場合のＭＧ位置信号及び反転信号波形例を示している。このように、エンジンの停止直前などにおいてエンジンの回転が反転を生じるような場合でも、モータ角センサから出力される反転信号を利用してクランク角の演算を行えば、エンジン停止時の正しいクランク角度を推定することが可能となる。
【００９１】
なお、図９に示した例は、ＭＧ位置信号と反転信号とを組み合わせてクランク角度を演算する例を示しているが、ＭＧ位置信号の代わりに、ＮＥ信号、ＴＤＣ信号などと反転信号とを組み合わせてクランク角度を推定してもよい。即ち、ＭＧ位置信号に限らず、クランク角度を示す信号に対して、モータ角センサから得られる反転信号を考慮して演算を行うことにより、エンジン停止時にクランクシャフトが反転した場合でも、正しいクランク角度を算出することができる。
【００９２】
（第１実施例）
次に、本発明の第１実施例について説明する。第１実施例は、モータジェネレータ側のモータ角センサと、エンジン側のクランク角センサ及びカム角センサの出力を組み合わせて、高精度のクランク角度推定を行うものである。
【００９３】
図８の図表に示したように、クランク角度を最も高精度で検出することができるのはＭＧ位置信号である。但し、ＭＧ位置信号は絶対クランク角度を得ることはできない。そこで、最も高精度なＭＧ位置信号によりクランク角度を算出し、これに対して、絶対クランク位置を示すＴＤＣ信号又はＮＥ信号を使用して補正を行うことにより高精度でクランク角度を推定を行うこととする。
【００９４】
図１０にその具体例を示す。ＭＧ位置信号は、前述のように３°ＣＡの分解能でクランク角度を検出することができる。従って、基本的にＭＧ位置信号に基づいてクランク角度を算出する。なお、その際には、反転信号を利用して、エンジンの回転方向を考慮してクランク角度を算出する。
【００９５】
一方、ＮＥ信号はクランクシャフト４６に取り付けられたシグナルロータ９１の歯９１ａを検出した信号であり、欠歯９１ｂの部分ではパルス出力が存在しない（本例では２パルス分）。欠歯９１ｂの部分は、エンジン２の特定気筒における上死点（ＴＤＣ）の直前に対応するように構成されているので、図１０に示すように、ＮＥ信号の欠歯に対応する部分の直後に当該気筒の上死点が位置することになる。よって、ＥＣＵ７０は、ＮＥ信号に基づいて、図１０に示すＴＤＣ信号、即ち、当該気筒における上死点に対応するパルスを３６０°ＣＡ毎に出力する信号を生成する。また、ＥＣＵ７０は、ＴＤＣ信号を分周して、１８０°ＣＡ毎にレベルが変化する信号（図１０におけるＴＤＣ２信号）を生成することができる。このＴＤＣ信号及びＴＤＣ２信号は、絶対クランク角度を示す信号である。よって、高分解能のＭＧ位置信号に基づいて得られたクランク角度信号を、ＴＤＣ信号又はＴＤＣ２信号に基づいて補正することにより、高精度な絶対クランク角度を得ることが可能となる。
【００９６】
具体的には、図１０に示すように、ＭＧ位置信号に基づいて得られたクランク角度（以下、「ＭＧ推定クランク角度」と呼ぶ。）の１８０°ＣＡのタイミングと、ＴＤＣ２信号が示す１８０°ＣＡのタイミングとを比較する。ＭＧ位置信号はＭＧプーリとクランクシャフトプーリを連結するベルトのずれなどによる積算誤差を含むが、ＴＤＣ２信号に基づいてこの誤差分を補正する。つまり、ＭＧ位置信号に基づいて高精度（本例では３°ＣＡ）単位でクランク角度推定しながら、絶対クランク角度を与えるＴＤＣ２信号に基づいて１８０°ＣＡ毎にＭＧ推定クランク角度を補正する。実際には、ＭＧ位置信号に基づいてＭＧ推定クランク角度をカウントアップし、ＴＤＣ２信号に基づいて１８０°ＣＡ毎にＭＧ推定クランク角度をリセットする処理を行えばよい。
【００９７】
なお、上記のＴＤＣ２信号を生成して１８０°ＣＡ毎に補正を行う方法は単なる一例である。絶対クランク角度を示すＮＥ信号又はＴＤＣ信号に基づく信号を利用して、ＭＧ推定クランク角度信号を補正する方法であれば、どのような方法を採用することもできる。例えば、ＴＤＣ信号に基づいて９０°ＣＡ毎にレベルが変化する信号を生成し、その信号を用いて９０°ＣＡ毎にＭＧ推定クランク角度信号を補正してもよいし、３０°ＣＡの精度を有するＮＥ信号自体を用いて３０°ＣＡ毎にＭＧ推定クランク角度信号を補正することとしてもよい。また、Ｇ２信号を用いて７２０°ＣＡ毎にＭＧ推定クランク角度を補正してもよい。Ｇ２信号は気筒判別信号であるので、Ｇ２信号と組み合わせることにより、ＭＧ推定クランク角度を補正するとともに気筒判別を行って、エンジン停止時における各気筒の行程を把握することも可能となる。
【００９８】
なお、ＭＧ位置センサはエンジンの低回転時においてもモータ回転角を検出することができるので（図８参照）、クランク角センサやカム角センサにＭＰＵセンサを使用するか、ＭＲＥセンサを使用するかにかかわらず、エンジンの低回転時からエンジン停止に至るまで、クランク角度を正確に推定することが可能となる。
【００９９】
次に、上述のクランク角度推定処理の流れを図１１のフローチャートを参照して説明する。なお、この処理は、図７に示すように、モータ制御装置４が各センサやＥＣＵから出力される信号を利用して行う。
【０１００】
まず、モータ制御装置４は、モータ角センサ３ａからＭＧ位置信号Ｓmgを受け取り、クランク角センサ９０からＮＥ信号Ｓneを受け取り、カム角センサ９２からＧ２信号Ｓg2を受け取り、ＥＣＵからＴＤＣ信号Ｓtdcを受け取る（ステップＳ１）。そして、ＭＧ位置信号に基づいてＭＧ推定クランク角度を算出する（ステップＳ２）。この際、モータ制御装置４はＭＧ位置信号に基づいて反転信号を生成し、クランクシャフトの回転方向を考慮してＭＧ推定クランク角度を算出する。このステップは、ＭＧ位置信号に基づいて継続的に行われ、ＭＧ推定クランク角度が継続的に算出される。
【０１０１】
次に、モータ制御装置４は、ＭＧ推定クランク角度の補正タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ３）。補正タイミングは、補正に使用する信号毎に異なる。例えば前述のＴＤＣ２信号に基づいて１８０°ＣＡ毎にＭＧ推定クランク角度を補正する場合、モータ制御装置４はＴＤＣ２信号を監視し、ＴＤＣ２信号のレベル変化を検出した時に補正タイミングと判定する。また、ＮＥ信号を利用してＭＧ推定クランク角度を補正する場合は、ＮＥ信号のパルス毎に補正タイミングが到来したと判定する。そして、補正タイミングと判定すると（ステップＳ３；Yes）、モータ制御装置４は、それらＴＤＣ信号やＮＥ信号などを利用してＭＧ推定クランク角度を補正する（ステップＳ４）。図１０の例では、ＴＤＣ２信号のレベル変化時に、ＴＤＣ２信号が示す絶対クランク角とＭＧ推定クランク角度とが一致するようにＭＧ推定クランク角度を再設定することになる。こうして、推定処理の終了指示がなされるまで、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が継続され、ＭＧ推定クランク角度が算出され、繰り返し補正が行われる。これにより、モータ制御装置４は、クランクシャフトの反転も考慮した上で、高精度の絶対クランク角度を推定することができる。
【０１０２】
車両の停止制御の際には、このクランク角度推定処理が継続して行われる。そして、例えば車両が停止したことが検出されたときにクランク角度推定処理が終了し、その時のＭＧ推定クランク角度の値がエンジン停止位置を示すことになる。なお、このクランク角度推定処理は、エンジンの停止時以外の場合でも、もちろん実行可能である。
【０１０３】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について説明する。第２実施例は、第１実施例に示したクランク角度推定処理におけるＭＧ推定クランク角度の補正を、エンジンが所定の回転数範囲内にあるときのみ行うものである。
【０１０４】
上述のように、第１実施例では、高精度のクランク角度を推定するためにＭＧ位置信号をベースにＭＧ推定クランク角度を算出し、これをＴＤＣ信号などにより補正することとしているが、エンジン回転数が高い状態（例えば４０００回転以上など）では、ＭＧ推定クランク角度の推定やその補正処理の演算負荷が過大となってしまう。他方、エンジン回転数が低すぎる場合には、クランク角センサからの出力信号の信頼性が低下する。一般的なクランク角センサは、例えば３００回転程度より低い回転数ではセンサ出力の精度が低下する傾向がある。そこで、エンジン回転数が予め決められた所定回転数範囲内にあるときのみ、ＭＧ推定クランク角度の補正を行うこととする。これにより、エンジン回転数が高すぎるためにクランク角推定処理に要する演算負荷が過大となって他の処理に支障が生じるとか、エンジン回転数が低すぎるためにＭＧ推定クランク角度の補正精度が確保できないなどの不具合を回避することができる。
【０１０５】
特に、前述の慣性エネルギーを利用したエンジン停止制御中にこのクランク角度推定処理を行う場合には、モータリング中にエンジン回転数が適切な範囲内で安定するので、その間に補正を実行することにより、エンジン停止時のクランク角度推定（即ち、エンジン停止位置推定）を精度よく行うことができる。
【０１０６】
図１２に、本実施例におけるクランク角度推定処理のフローチャートを示す。図１２に示す第２実施例のフローチャートは、ステップＳ３−１が挿入されている点以外は図１１に示す第１実施例のフローチャートと同様である。即ち、補正タイミングが到来すると（ステップＳ３；Yes）、モータ制御装置４はＥＣＵ７０からエンジン回転数を受け取り、所定回転数範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３−１）。なお、所定回転数範囲は、例えば３００〜２００回転などとすることができる。そして、所定回転数範囲内である場合は、ＭＧ推定クランク角度を補正し（ステップＳ４）、所定回転数範囲内でない場合は補正を行わずにステップＳ１へ戻る。
【０１０７】
（第３実施例）
次に、本発明の第３実施例を説明する。第３実施例では、第１実施例におけるクランク角度推定処理において、ＭＧ推定クランク角度を補正した際の誤差を記録しておき、標準的な誤差範囲を決定する。そして、標準的な誤差範囲を超える大きな誤差が検出された時には、それを例えばノイズなどの一時的な要因によるものであると判定し、補正を行わないこととする。ＭＧ推定クランク角度が含む誤差は、基本的にはＭＧプーリ５８とクランクシャフトプーリ５０を接続するベルト５２のすべりにより生じる誤差、及び、ＭＧ位置信号に基づいてＭＧ推定クランク角度を算出する際の演算誤差などが考えられるが、ベルトのすべりによる誤差はベルト及びプーリ部分の構造に応じてある程度の範囲内に収まるものであり、ＭＧ推定クランク角度の演算誤差もやはりある程度の範囲内に収まるものであると考えられる。よって、一時的にそのような範囲を超える大きな誤差が検出された場合、それは定常的に生じる誤差ではなく、むしろノイズなどの他の突発的な要因によると考えられる。
【０１０８】
そのような突発的な誤差の要因としては、クランク角センサの出力信号中のノイズが考えられる。また、他の要因としては、シグナルロータ９１の欠歯９１ｂの影響が考えられる。図４（ｄ）や図１０に示すように、ＮＥ信号にはシグナルロータ９１の欠歯９１ｂに対応する部分にはパルスが含まれない。ＥＣＵ７０は、この欠歯９１ｂに相当する部分、即ち所定期間のパルス不在部分を検出してＴＤＣ信号を生成する（図１０参照）。しかし、例えばエンジンの停止制御中などにおいて、エンジン回転数が急激に変化する場合、ＮＥ信号に含まれるパルス間の時間幅が急激に変動することになる。エンジン回転数が急激に低下すると、欠歯部分ではなく、歯９１ａが設けられている部分であっても、ＮＥ信号中の時間的に隣接するパルス間の間隔が長くなり、ＥＣＵ７０がこれを欠歯によるパルス不在部分と誤判定して誤ったＴＤＣ信号を生成してしまうことが起こりうる。このような場合にも、ＭＧ推定クランク角度とＴＤＣ信号などにより示されるクランク角度とは標準的な誤差レベルを超える大きな誤差を含むことになる。
【０１０９】
よって、本実施例では、ＴＤＣ信号などを利用してＭＧ推定クランク角度の補正を行った際に、そのときの誤差を記憶しておき、数回の検出誤差に基づいて標準的な誤差範囲を決定する。つまり、標準的な誤差範囲とは、上述のベルトのすべりやＭＧ推定クランク角度算出時の演算誤差などに起因すると考えられるレベルの誤差である。そして、ＭＧ推定クランク角度の補正時に、その標準的な誤差範囲を超える誤差が検出された場合には、その回の補正を行わないこととする。これにより、ノイズや上述のシグナルロータの欠歯に起因する突発的な誤差を排除することができる。なお、そのような標準的な誤差範囲を超える誤差は、通常は突発的に現れるものであるが、それが繰り返し検出される場合には、そのような誤差が発生する原因が生じたものと推測することも可能であり、その場合には、補正を実行してそのような大きな誤差も定常的に補正するようにすることもできる。
【０１１０】
本実施例によるクランク角度推定処理のフローチャートを図１３に示す。図１３において、ステップＳ１１〜Ｓ１３は、図１１に示す第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ３と同様である。モータ制御装置４は、補正タイミングが到来すると、まず補正を実行する前に、ＭＧ推定クランク信号と、補正に使用するＴＤＣ信号などとの誤差を検出し（ステップＳ１４）、それが上述の標準的な誤差範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。そして、標準的な誤差範囲内である場合（ステップＳ１５；Yes）に限って補正を実行する（ステップＳ１６）。さらに、補正時の誤差を記憶して、標準的な誤差範囲の決定、更新などに利用する。そして、推定処理の終了指示が発生した時点で、処理を終了する（ステップＳ１７）。
【０１１１】
なお、クランク角度推定処理の開始後、所定期間は、標準的な誤差範囲が未決定であるので、ステップＳ１５は全てYesとして補正を実行する必要がある。そして、所定の回数にわたる補正において得られた誤差に基づいて、標準的な誤差範囲が決定された後は、ステップＳ１５ではその標準的な誤差範囲に基づいて補正を行うか否かを判定を行えばよい。
【０１１２】
（第４実施例）
第４実施例は、第３実施例の変形例であり、ＭＧ推定クランク角度の補正時の誤差に基づいて、当該クランク角度推定処理が安定的に行われているか否か、即ち、クランク角度推定の精度が十分であるか否かを示す状態信号を生成するものである。
【０１１３】
前述のように、クランク角度推定処理が、精度良く安定して実行されている間は、ＭＧ推定クランク角度と、ＴＤＣ信号などに基づいて得られる絶対クランク角度との誤差は、上述の標準的な誤差範囲内に収まっているはずである。逆に言えば、その誤差が標準的な誤差範囲内に収まっていない場合は、何らかの要因でクランク角度推定処理が不安定な状態、つまり推定精度が十分でない、推定結果が信頼できない状態であると考えることができる。そこで、モータ制御装置４は、推定精度フラグなどの状態フラグを設定し、図１３におけるステップＳ１５で、誤差が標準的な誤差範囲内にある場合には推定精度フラグをオン（推定精度が確保されている状態を示す）とし、誤差が標準的な誤差範囲外である場合には推定精度フラグをオフ（推定精度が不足している状態を示す）とする。これにより、停止位置制御中に実行されたクランク角度推定処理の推定結果が信頼できるか否かを、推定精度フラグを参照することにより容易に知ることができるようになる。よって、例えばアイドリングストップなどのエンジン停止制御中の推定精度フラグがオフである場合には、その時のエンジン停止位置推定結果は信用できないものとして、エンジン停止制御を中止するとか、推定精度フラグがオフであった場合にはエンジン始動時に所定の処理を実行する、といった各種の対策を行うことができる。
【０１１４】
（変形例）
上記の例では、図５に示したように、モータ角センサ３ａからのＭＧ位置信号Ｓmg、クランク角センサ９０からのＮＥ信号Ｓne、カム角センサ９２からのＧ２信号、及びＥＣＵ７０からのＴＤＣ信号をモータ制御装置４に供給し、モータ制御装置４が上述のクランク角推定処理を実行している。これに対し、クランク角推定処理をＥＣＵ７０に実行させることも可能である。その場合の構成を図１４に示す。クランク角度推定処理をＥＣＵ７０が実行する場合、モータ角センサ３ａからのＭＧ位置信号Ｓmg、クランク角センサ９０からのＮＥ信号Ｓne、カム角センサ９２からのＧ２信号Ｓg2はＥＣＵ７０のみに供給される。ＥＣＵ７０はそれらの信号と、自身がＮＥ信号に基づいて生成したＴＤＣ信号を利用して、上述のクランク角度推定処理を実行する。そして、必要に応じて、推定結果に基づいてモータジェネレータ３を制御するための制御指示信号Ｓｃをモータ制御装置４へ供給する。モータ制御装置４は、制御信号Ｓｃに基づいてモータジェネレータ３を駆動し、エンジンの停止制御、始動制御などを実行する。
【０１１５】
また、上記の説明では、エンジンのクランクシャフトと連動したモータジェネレータを有するエコラン車両やハイブリッド車両を例示しているが、エンジンの起動などの目的で発電機能を有しないモータがクランクシャフトに連結されている車両においても、本発明を実施することができる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエンジン停止位置推定装置によれば、モータジェネレータの回転を検出するモータ角センサによりエンジンの反転を検出し、エンジンの回転方向を考慮してクランク角度を推定するので、エンジン停止位置を正確に推定することができる。また、モータ位置信号などに基づいて得られた高分解能の相対クランク角度を、クランク角センサなどに基づいて得られた絶対クランク角度で補正してクランク角度を推定するので、高精度で絶対クランク角を推定することができる。これにより、アイドリングストップ時などにおけるエンジンの停止位置を高精度に推定することができる。また、推定に必要なセンサは通常使用されるものであり、演算処理自体も複雑ではないので、低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジン停止位置推定処理を行う車両のシステム構成を示す。
【図２】本発明に係るエンジンの概略構成図を示す。
【図３】クランク角センサ及びカム角センサの構成を示す図である。
【図４】クランク角センサ及びカム角センサの出力信号波形を示す。
【図５】エンジン停止制御によるエンジン回転数の推移を示すグラフである。
【図６】エンジン停止制御によるクランク角度位置の変化の様子を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態によるエンジン停止位置推定装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】クランク角度推定処理に使用する各センサ出力信号の性質を示す図表である。
【図９】エンジンの反転検出を伴うクランク角度推定例を示す図である。
【図１０】クランク角度推定方法を説明する図である。
【図１１】クランク角度推定処理の第１実施例のフローチャートを示す。
【図１２】クランク角度推定処理の第２実施例のフローチャートを示す。
【図１３】クランク角度推定処理の第３実施例のフローチャートを示す。
【図１４】本発明の実施形態によるエンジン停止位置推定装置の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ＤＣスタータ
２ エンジン
３ モータジェネレータ
４ モータ制御装置
５ 電源装置
６ 電源ケーブル
７ 動力伝達装置
８ 車輪
１０ 車両
７０ ＥＣＵ
９０ クランク角センサ
９２ カム角センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to stop control of an internal combustion engine, and more particularly to a stop position estimation device that estimates a stop position of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Recently, in order to reduce fuel consumption and exhaust gas when idling, from the viewpoint of environmental conservation or resource saving energy, when the vehicle stops, the internal combustion engine (hereinafter also referred to as “engine”) is automatically stopped. An engine stop / start control device is known that automatically restarts an engine when a start instruction is issued from a stopped state to start the vehicle. This control is also called “idling stop”.
[0003]
In the case of automatically performing the idling stop technology, it has been found that it is effective to control the stop position of the engine in order to minimize the required energy when starting the engine. By minimizing the energy required when starting the engine, the engine starter after idling stop, such as a motor generator (MG), can be downsized, and the battery life can be extended by reducing the electrical energy. There is an advantage that you can.
[0004]
As a technique for controlling the engine stop position, a technique has been proposed in which the engine stop position is estimated based on the output of the crank angle sensor in consideration of the reverse operation when the engine is stopped (see, for example, Patent Document 1). ).
[0005]
As for engine stop control, a method of operating a motor generator based on an absolute crank angle detected using a crank angle sensor and stopping the engine within a predetermined range has been proposed (for example, (See Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-70629 A
[Patent Document 2]
JP-A-9-264235
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of estimating the engine stop position using only the output of the crank angle sensor as exemplified in Patent Document 1 has a problem that the logic of the estimation process is complicated.
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a stop position estimation device for an internal combustion engine that can accurately estimate an engine stop position without requiring complicated calculation processing. And
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  According to one aspect of the present invention, an internal combustion engine stop position estimation device including a motor generator having at least one function of a motor or a generator that is linked to a crankshaft of an internal combustion engine detects a rotational position of the motor generator. First detection means;A rotation direction detecting means for detecting a rotation direction of the internal combustion engine based on the rotation position detected by the first detection means, and counting pulse signals;Second detecting means for detecting a crank angle of the crankshaft;Detected in the direction of rotation of the internal combustion engineEstimating means for estimating a stop position of the internal combustion engine based on the crank angle.
[0010]
  The internal combustion engine stop position control device is applied to a vehicle of a type in which a function of a motor or a generator is connected to a crankshaft of an engine such as an eco-run vehicle or a hybrid vehicle. The rotation of the engine is transmitted to the motor generator via the crankshaft to rotate the motor generator. The rotational position of the motor generator is detected by the first detection means. The angle of the crankshaft of the engine is detected by the second detection means. Based on the detected rotational position of the motor generator and the detected crank angle, a stop position when the internal combustion engine is stopped, for example, a crank angle is estimated. Since the motor generator is linked to the crankshaft of the engine, the rotational position of the motor generator corresponds to the rotation of the engine. Therefore, the stop position of the internal combustion engine can be accurately estimated by using the detected rotational position of the motor generator and the detected crank angle.
  If the driving force of the crankshaft is removed when the internal combustion engine is stopped, the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine is reversed by the compression reaction force of the cylinder in the compression stroke immediately before the engine is stopped, and thereafter A phenomenon occurs in which the rotation of the crankshaft is reversed again due to the reaction force generated in the cylinder in the expansion stroke. Therefore, it is possible to accurately estimate the stop position of the internal combustion engine by detecting the rotational direction of the internal combustion engine and estimating the change of the crank angle in consideration of the rotational direction.
[0011]
  In one aspect of the internal combustion engine stop position estimating apparatus, the estimating means detects the crank detected while the rotation direction of the internal combustion engine is the forward rotation direction when the rotation direction of the internal combustion engine is reversed. The stop position is estimated by subtracting a change in crank angle while the rotation direction of the internal combustion engine is the reverse direction from the angle. As a result, even when the crankshaft is reversed immediately before the internal combustion engine is stopped, the stop position of the internal combustion engine can be accurately estimated in consideration of that amount.
[0013]
According to another aspect of the internal combustion engine stop position estimating apparatus, a crank angle estimating means for estimating a crank angle of the internal combustion engine based on the rotational position detected by the first detecting means, and the second Correction means for correcting the estimated crank angle based on the crank angle detected by the detection means.
[0014]
Since the motor generator is interlocked with the crankshaft of the internal combustion engine, the crank angle of the engine can be estimated based on the rotational position of the motor generator. The crank angle estimated from the rotational position of the motor generator generally has the advantage that the resolution is higher than the crank angle detected from the crank angle sensor and can detect engine inversion, but the absolute angle of the crankshaft Absent. On the other hand, the absolute crank angle of the engine can be detected directly on the sensor side attached to the engine such as a crank angle sensor. Therefore, the estimated crank angle is obtained by correcting the high-resolution relative crank angle obtained indirectly based on the rotational position of the motor generator using the absolute crank angle detected directly from the engine sensor. It is possible to improve the accuracy.
[0015]
One aspect of the stop position estimating apparatus for an internal combustion engine includes a means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine, and the correction means performs the estimation only when the detected rotational speed is within a predetermined range. Correct the crank angle.
[0016]
If the rotational speed of the engine becomes too high, the processing load for estimating the crank angle based on the rotational position of the motor generator increases. If the engine speed is too low, the accuracy of crank angle detection by a sensor or the like attached to the engine is greatly reduced. Therefore, the correction by the correction means is performed only when the engine speed is within the predetermined range, thereby preventing an increase in processing load and a decrease in correction accuracy.
[0017]
In a preferred embodiment, the correcting means corrects the estimated crank angle so that the crank angle estimated by the crank angle estimating means matches the crank angle detected by the second detecting means. Can do.
[0018]
In one aspect of the internal combustion engine stop position estimating apparatus, the correcting means has a predetermined error between a crank angle estimated by the crank angle estimating means and a crank angle detected by the second detecting means. If it is larger than the standard error, the estimated crank angle is not corrected.
[0019]
The error between the crank angle estimated based on the rotational position of the motor generator and the crank angle detected from the crankshaft of the engine is usually caused by, for example, slipping of the belt connecting the motor generator and the crankshaft, This is due to an error in calculation processing for estimating the crank angle from the rotational position of the generator, and does not have a characteristic that varies greatly. Therefore, an error in a range that can occur during normal operation is determined in advance as a predetermined standard error, and when an error larger than that is determined, it is determined that the error has occurred due to a sudden cause such as noise, for example, No correction will be performed. Thus, it is possible to prevent erroneous correction based on an error caused by noise or the like.
[0020]
In one aspect of the stop position estimating apparatus for an internal combustion engine, an error between the crank angle estimated by the crank angle estimating means and the crank angle detected by the second detecting means is within a predetermined standard error range. In this case, there is provided means for outputting estimation accuracy information indicating that the estimation accuracy is secured.
[0021]
According to this aspect, when the error between the crank angle estimated based on the rotational position of the motor generator and the crank angle detected by the crank angle sensor or the like is within the standard error range, the estimation by this device is performed. The estimation accuracy information indicating that the estimation accuracy is secured is output as scheduled. Thus, for example, when the estimation accuracy is secured with reference to the estimation accuracy information, the estimation result is used during the engine stop control such as at idling stop, or the start method at the start according to the estimation accuracy It is possible to execute various kinds of control using the estimated accuracy information of the stop position.
[0022]
In one aspect of the internal combustion engine stop position estimating apparatus, the correcting means detects an error between the crank angle estimated by the crank angle estimating means and the crank angle detected by the second detecting means. An error detecting means, and a means for determining the standard error based on the detected predetermined number of errors. Thereby, for example, based on the error obtained over a predetermined number of times, it is possible to appropriately determine a standard error, that is, a range of errors that can occur when the estimation process is stably performed.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
[Vehicle configuration]
First, a schematic configuration of a vehicle to which an internal combustion engine stop position estimation method according to the present invention is applied will be described. The stop control device for an internal combustion engine according to the present invention targets a so-called eco-run vehicle or a hybrid vehicle to which an idling stop technology is applied. An “eco-run vehicle” is a vehicle that is equipped with an electric motor (motor generator) mainly for the purpose of starting the engine and that automatically restarts the engine by the motor generator after the engine is stopped by idling stop. The “hybrid vehicle” is a power train that uses an engine and a motor generator as power sources. In a hybrid vehicle, it is possible to obtain smooth and responsive power performance by cooperating or selectively using both the engine and the motor generator according to the running state.
[0025]
FIG. 1 shows a system configuration of a vehicle 10 according to the present invention.
[0026]
As shown in FIG. 1, the vehicle 10 includes a DC starter 1, an engine 2, a motor generator 3 that can be driven as a cell motor when the engine 2 is started while generating electric power by driving force output from the engine 2, and a motor A motor control device 4 for controlling the generator 3 and the like, a power supply device 5 that exchanges power with the motor generator 3 and the like via the motor control device 4, and the motor generator 3, the motor control device 4, and the power supply device 5. A power cable 6 to be connected, a power transmission device 7 for transmitting a driving force generated from the engine 2 to the wheels, and a wheel 8 are provided.
[0027]
Next, each configuration will be described with reference to FIG.
[0028]
The DC starter 1 is a direct-current cell motor that starts the engine 2. The DC starter 1 has a shaft. When the ignition switch is turned on, the DC starter 1 receives power supplied from the 12V power supply device and rotates the shaft. When the shaft of the DC starter 1 rotates, the crankshaft of the engine 2 is rotated and the engine 2 is started. Specifically, a pinion gear is attached to the tip of the shaft of the DC starter 1. The pinion gear meshes with a ring gear of a flywheel provided on the crankshaft of the engine 2. Therefore, when the DC starter 1 receives power supply from the 12V power supply by starting the engine 2, the pinion gear meshes with the ring gear of the flywheel and rotates, thereby rotating the flywheel. As a result, the crankshaft to which a predetermined number of cylinders of pistons are connected is rotated, so that the engine 2 can be started by the rotational driving force. Driving the crankshaft to start the engine is called “cranking”.
[0029]
The engine 2 is an internal combustion engine that generates power by causing an air-fuel mixture in a cylinder to explode. The internal combustion engine includes a gasoline engine using gasoline as a fuel, or a diesel engine using light oil as a fuel. The gasoline engine is a four-cycle gasoline engine that generates power by completing one cycle of intake, compression, expansion, and exhaust during two revolutions of the crankshaft, or the aforementioned one cycle during one revolution of the crankshaft. There is a two-cycle gasoline engine that completes. Note that the vehicle 10 in the present embodiment is a four-cycle gasoline engine.
[0030]
FIG. 2 shows an example of a schematic configuration of the engine 2.
[0031]
An intake port 24 formed in the cylinder head 12 is opened and closed by an intake valve 26. Intake air is supplied to the intake port 24 via an intake passage 28. A surge tank 30 is provided in the intake passage 28, and a throttle valve 32 is provided upstream of the surge tank 30. The opening degree of the throttle valve 32 (throttle opening degree TA) is adjusted by an electric motor 34, and the throttle opening degree TA is detected by a throttle opening degree sensor 36.
[0032]
The engine 2 is a so-called port injection type engine, and a fuel injection valve 14 is provided in an intake port 24. An air-fuel mixture is generated by the intake air in the intake port 24 and the fuel injected into the intake port 24 and is introduced into the combustion chamber 20 defined by the cylinder block 16, the piston 18 and the cylinder head 12. A spark plug 22 is disposed on the ceiling portion of the combustion chamber 20 so that the air-fuel mixture introduced from the intake port 24 can be ignited. The fuel injection valve 14 is supplied with high-pressure fuel from a high-pressure fuel pump (not shown) via a delivery pipe 14a. Thus, fuel can be injected from the fuel injection valve 14 into the combustion chamber 20 even at the end of the compression stroke. The fuel pressure in the delivery pipe 14a is detected by a fuel pressure sensor 14b.
[0033]
An exhaust port 38 formed in the cylinder head 12 is opened and closed by an exhaust valve 40. Exhaust gas discharged from the combustion chamber 20 to the exhaust port 38 is discharged to the outside through the exhaust passage 42 and an exhaust purification catalyst (not shown).
[0034]
The reciprocating motion of the piston 18 accompanying the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 20 is converted into the rotational motion of the crankshaft 46 via the connecting rod 44. The crankshaft 46 transmits power to the wheels 8 via a torque converter and a transmission (not shown).
[0035]
Apart from such a power transmission system, one end of the crankshaft 46 is connected to a pulley 50 (hereinafter also referred to as “crankshaft pulley”) via an electromagnetic clutch 48. The pulley 50 can transmit power to the other three pulleys 54, 56, and 58 by a belt 52. In this example, the air conditioner compressor 60 can be driven by the pulley 54, and the power steering pump 62 can be driven by the pulley 56. Another pulley 58 (hereinafter also referred to as “MG pulley”) is connected to the motor generator 3. The motor generator 3 has both a function as a generator that generates electric power by the engine driving force from the MG pulley 58 side and a function as an electric motor that supplies the driving force of the motor generator 3 to the MG pulley 58 side.
[0036]
An ECU 70 (Engine Control Unit) mainly composed of a microcomputer is composed of an input / output device, a storage device, a central processing unit, and the like, and comprehensively controls the system of the vehicle 10. The ECU 70 controls the vehicle 10 to an optimum state based on input information from sensors and the like mounted on the engine 2. Specifically, the ECU 70 controls the fuel pressure from the fuel pressure sensor 14b, the throttle opening TA from the throttle opening sensor 36, the motor generator rotation speed from the rotation speed sensor built in the motor generator 3, the voltage of the power supply device 5 or the charge / discharge. Current amount of ignition, switch state of the ignition switch 72, vehicle speed SPD from the vehicle speed sensor 74, accelerator pedal depression amount (accelerator opening ACCP) from the accelerator opening sensor 76, presence / absence of depression of the brake pedal from the brake switch 78, engine speed From the sensor 80 to the rotation speed of the crankshaft 46 (engine rotation speed NE), from the air flow meter 82 to the intake air amount GA, from the cooling water temperature sensor 84 to the engine cooling water temperature THW, from the idle switch 86 to whether the accelerator pedal is depressed, to the exhaust passage 42 Establishment Air-fuel ratio detection value from the air-fuel ratio sensor 88 Vox, the rotational position of the camshaft from the cam angle sensor 92, the rotation angle of the crankshaft from the crank angle sensor 90 (crank angle) are detected, respectively.
[0037]
The crank angle sensor 90 is a magnetic sensor or the like that can detect an object to be detected (for example, metal), and is provided at a predetermined position in the vicinity of the crankshaft 46 in the engine 2. That is, a gear (hereinafter referred to as a “signal rotor”) having an unevenness formed on the outer periphery is attached to a predetermined position on the crankshaft 46. The crank angle sensor 90 determines the number of teeth of the signal rotor. It is provided at a position where it can be detected. The crank angle sensor 90 can detect the rotation angle of the crankshaft 46 (hereinafter referred to as “crank angle”) with a resolution of about 10 to 30 ° CA, for example. When the crankshaft 46 rotates, the signal rotor also rotates in conjunction with it. At this time, the crank angle sensor 90 detects the number of teeth of the signal rotor and outputs it as a pulse signal to the ECU 70 or the like. The ECU 70 counts the pulse signal output from the crank angle sensor 90 and converts it to a crank angle. Thereby, ECU70 etc. detect a crank angle. Further, since the crank angle sensor 90 is provided directly in the engine 2, the crank angle can be detected as an absolute angle.
[0038]
The crank angle sensor 90 outputs one pulse signal to the ECU 70 or the like when detecting the number of teeth of the signal rotor. For this reason, the pulse signal output from the crank angle sensor 90 is in the same output state even when the crankshaft 46 is rotated forward or reversely, and therefore the ECU 70 or the like performs forward or reverse rotation of the crankshaft 46. Unable to detect another.
[0039]
Based on the data obtained in this way, the ECU 70 drives the electric motor 34 to adjust the throttle opening degree TA and adjust the injection timing from the fuel injection valve 14. Further, when the automatic stop condition is satisfied, the fuel injection from the fuel injection valve 14 is stopped, and the operation of the engine 2 is automatically stopped. When the automatic start condition is satisfied, the crankshaft 46 is rotated by the driving force of the motor generator 3 through the pulley 58, the belt 52, the pulley 50, and the electromagnetic clutch 48, and the engine 2 is started. Further, the ECU 70 performs ignition timing control and other necessary control.
[0040]
The motor generator 3 is connected to the crankshaft 46 through the pulley 50, the pulley 58, and the belt 52. When one of the crankshaft pulley 50 connected to the crankshaft 46 or the MG pulley 58 connected to the motor generator 3 is rotationally driven, power is transmitted to the other via the belt 52.
[0041]
The motor generator 3 has a function as a motor (electric motor) that rotates by receiving power supply from a power supply device 5 to be described later, and is three-phase when rotating by receiving a rotational driving force from the wheels 8. It also has a function as a generator (generator) that generates electromotive force at both ends of the coil. When the motor generator 3 functions as an electric motor, the motor generator 3 rotates upon receiving power supply from the power supply device 5, and transmits the rotational driving force to the crankshaft pulley 50 to rotate the crankshaft 46 to rotate the engine 2. Start. On the other hand, when the motor generator 3 functions as a generator, the rotational driving force from the wheels 8 is transmitted to the MG pulley 58 on the motor generator side via the crankshaft 46 and the crankshaft pulley 50 to rotate the motor generator 3. Let When the motor generator 3 rotates, an electromotive force is generated in the motor generator 3, and the electromotive force is converted into a direct current via the motor control device 4 to supply power to the power supply device 5. Thereby, the power supply device 5 is charged.
[0042]
Returning to FIG. 1, the motor angle sensor 3 a is preferably provided at a predetermined position in the motor generator 3 with a Hall element or the like suitably applied to the detection unit. The motor angle sensor 3a can detect the rotation angle of the shaft of the motor generator 3 with a high resolution of approximately 7.5 ° CA. When the motor generator 3 is rotated by receiving power supplied from the power supply device 5, the motor angle sensor 3a detects the rotation angle of the shaft. Specifically, the motor angle sensor 3a is provided in each of the phases so as to detect the alternating currents of the U, V, and W phases. Each motor angle sensor 3 a detects the alternating current of each phase of U, V, and W, converts it into a pulse signal, and outputs it to the motor control device 4.
[0043]
The motor control device 4 is provided in the engine 2 and is connected to the motor generator 3, the power supply device 5, and the power supply cable 6. The motor control device 4 is mainly composed of an inverter, a converter, a control computer, or the like.
[0044]
The inverter converts the high-voltage direct current from the power supply device 5 into a predetermined three-phase alternating current, and supplies power to the motor generator 3. On the contrary, the inverter converts the electromotive force (three-phase alternating current) generated from the motor generator 3 into a direct current suitable for charging the power supply device 5.
[0045]
The converter is a DC / DC converter that converts a predetermined DC voltage to a predetermined DC voltage. That is, the converter steps down the rated voltage (for example, 36V voltage) of the power supply device 5 to a predetermined voltage (for example, 12V voltage) to drive auxiliary equipment or to a 12V power supply device mounted on a vehicle. Charge the battery.
[0046]
The control computer controls the inverter and the converter. That is, the control computer controls the driving torque and power generation amount of the motor generator 3 to an optimal state, and charges the power supply device 5 by controlling the charging amount to the optimal state. Specifically, when the motor generator 3 functions as an electric motor, the control computer controls the driving torque and power generation amount of the motor generator 3 based on the electric power supplied from the power supply device 5. As a result, the motor generator 3 is controlled to an optimum state for functioning as an electric motor. On the other hand, when the motor generator 3 functions as a generator, the control computer supplies a predetermined direct current to the power supply device 5 based on the electromotive force generated from the motor generator 3 to charge the power supply device 5. Do.
[0047]
Further, the motor control device 4 converts the rotation angle of the shaft of the motor generator 3 by counting the number of pulse signals output from the motor angle sensor 3a described above. Further, the motor control device 4 performs conversion from the rotation ratio of the crankshaft pulley 50 and the MG pulley 58 to the crank angle based on the converted rotation angle. Thereby, the motor control device 4 can detect the crank angle with a high resolution of about 3 ° CA.
[0048]
Furthermore, the motor control device 4 can also detect whether the shaft of the motor generator 3 is forward or reverse. That is, the output state of the pulse signal of each phase of U, V, and W is different between when the shaft of the motor generator 3 rotates forward and when it rotates in reverse. The U, V, and W phase pulse signals when the shaft of the motor generator 3 rotates forward are first output for a certain period of time due to the phase difference, and then the V phase pulse signal is constant after that. The W-phase pulse signal is output for a certain period of time after a certain period of time, and the output state is repeated periodically. On the other hand, the pulse signals of the U, V, and W phases when the shaft of the motor generator 3 is reversed are in the output state of the pulse signals opposite to those in the normal rotation. That is, the output state is such that the pulse signal is periodically repeated for a certain time in the order of W phase, V phase, and U phase. Therefore, the motor control device 4 can detect the forward rotation or the reverse rotation of the shaft of the motor generator 3 using these phase differences.
[0049]
The power supply device 5 is a secondary battery such as a lead storage battery or a nickel metal hydride battery. The power supply device 5 is installed, for example, at the rear of the vehicle 10 in order to improve the space efficiency of the vehicle 10 and the like. The power supply device 5 can be set to a rated voltage of 36V, for example. Therefore, the power supply device 5 has high input / output characteristics in starting the motor generator 3 or in energy regeneration during vehicle braking. Specifically, the power supply device 5 supplies power to the auxiliary machines, the motor generator 3 and the like. The power supply to the motor generator 3 is mainly performed while the vehicle 10 is stopped. When the vehicle 10 is traveling or braking, an electromotive force generated from the motor generator 3 is converted into a direct current through the motor control device 4 and supplied to the power supply device 5. Thereby, the power supply device 5 can be charged.
[0050]
As described above, the power cable 6 is connected to the motor generator 3 and the motor control device 4, and the motor control device 4 and the power supply device 5, respectively, and plays a role of flowing a direct current or a three-phase alternating current.
[0051]
The power transmission device 7 mainly includes a torque converter, a lockup clutch, a transmission, a power switching mechanism, and the like. When these act organically, the power transmission device 7 transmits or blocks the rotational driving force generated from the engine 2 or the motor generator 3 to the wheels 8 according to the traveling state or the like. The power transmission device 7 transmits the rotational driving force from the wheels 8 to the motor generator 3 conversely during braking or the like.
[0052]
The wheels 8 are an axle, a tire, and the like that transmit the rotational driving force from the power transmission device 7 to the road surface. In the present embodiment, a rear wheel is illustrated as the wheel 8.
[0053]
Next, examples of the crank angle sensor 90 and the cam angle sensor 92 will be described.
[0054]
As shown in FIG. 3 (not shown in FIG. 2), a signal rotor 91 is attached to the crankshaft 46. The outer periphery of the signal rotor 91 has 34 teeth (projections) 91a arranged at equiangular intervals (here, 10 ° intervals) around the axis of the crankshaft 46, and one wide missing tooth. (Part where no tooth exists) 91b is provided. The length of the missing tooth 91b corresponds to two teeth 91a. A crank angle sensor 90 is provided to face the outer periphery of the signal rotor 91. When the crankshaft 46 rotates, the teeth 91a and the missing teeth 91b of the signal rotor 91 sequentially pass in the vicinity of the crank angle sensor 90, so that the crank angle sensor 90 has the teeth 91a and the missing teeth 91b. A pulsed rotation signal corresponding to the number of passes (hereinafter referred to as “NE signal”) is output.
[0055]
On the other hand, on the outer peripheral surface of the intake camshaft 27, three protrusions 27a, 27b, 27c are arranged at intervals of 90 ° (corresponding to 180 ° CA) with the axis of the intake camshaft 27 as the center. Therefore, the distance between the protrusions 27a and 27c at both ends is 180 ° (corresponding to 360 ° CA). A cam angle sensor 92 that detects the protrusions 27a to 27c and outputs a detection signal is provided so as to face the protrusions 27a to 27c. When the intake camshaft 27 rotates, the protrusions 27 a to 27 c pass in the vicinity of the cam angle sensor 92. Thereby, the cam angle sensor 92 outputs a pulsed detection signal corresponding to each passage of the protrusions 27a to 27c.
[0056]
Here, FIG. 4 shows signals from the crank angle sensor 90 and the cam angle sensor 92 that are input to the ECU 70 when the engine 2 is driven. FIG. 4A shows a voltage waveform generated in the cam angle sensor 92 as the intake camshaft 27 rotates. FIG. 4B shows the voltage waveform shown in FIG. 4A converted into a pulsed cam angle signal (G2 signal). FIG. 4C shows a voltage waveform generated in the crank angle sensor 90 as the crankshaft 46 rotates. FIG. 4D shows the voltage waveform of FIG. 4C converted to the NE signal. In this example, the number of pulses corresponding to the teeth 91a in the NE signal is 34 per one rotation (360 ° CA) of the crankshaft 46. Further, in the rotation signal output from the crank angle sensor 90, the interval corresponding to the missing tooth 91b is widened by the absence of two pulses. The number of parts with a wide pulse interval is one per one rotation (360 ° CA) of the crankshaft 46.
[0057]
The ECU 70 detects the rotational phases of the crankshaft 46 and the intake camshaft 27 based on the NE signal from the crank angle sensor 90 and the cam angle signal from the cam angle sensor 92 described above. Then, the ECU 70 performs cylinder discrimination for each cylinder (# 1 to # 4) from the rotational phases of the crankshaft 46 and the intake camshaft 27, and performs fuel injection and ignition among these cylinders (# 1 to # 4). Select the power cylinder.
[0058]
[Vehicle operation]
Next, the operation of the vehicle 10 having the above configuration will be described. The vehicle 10 performs various operations according to each driving state such as stopping, starting, normal traveling, accelerated traveling, or braking.
[0059]
During the automatic stop (idling stop) of the vehicle 10, the engine 2 is in a stopped state. In this state, when it is necessary to drive an auxiliary machine such as an air compressor, a water pump, or a power steering pump, the motor generator 3 receives power supply from the power supply device 5 without driving the engine 2. Drive those auxiliary machines. However, since the engine 2 and the motor generator 3 are rotatably connected to each other by a V-belt via respective pulleys, in this state, the rotation driving force is generated by the rotation of the shaft of the motor generator 3. It is transmitted to the engine 2. Therefore, in order to drive only the auxiliary machines, the electromagnetic clutch is operated so that the crankshaft of the engine 2 does not rotate, and the rotational driving force from the motor generator 3 is cut off. Thereby, it is possible to drive only the auxiliary machines without driving the engine 2.
[0060]
When the vehicle 10 is started, that is, in the idling stop state, when the driver removes his / her foot from the brake pedal, the motor generator 3 increases the rotational speed to near the idling rotational speed. When the driver steps on the accelerator pedal, the motor generator 3 rotates the crankshaft of the engine 2 to automatically restart the engine 2. Further, even when the brake OFF operation, that is, when a certain time has elapsed from the state where the driver removes his / her foot from the brake pedal, the engine 2 can be automatically restarted in order to obtain optimum power performance.
[0061]
During normal travel, the vehicle 10 travels with the driving force from the engine 2 transmitted to the wheels 8 in the same manner as a general vehicle. When the voltage of power supply device 5 is reduced during normal travel, the driving force from wheels 8 is transmitted to motor generator 3 and motor generator 3 generates power. Thereby, the motor generator 3 functions as a generator, and charges the power supply device 5 in order to supplement the power shortage of the power supply device 5 (hereinafter, this operation state is referred to as “regeneration”). Therefore, the power supply device 5 is always maintained in an appropriate charged state.
[0062]
When the vehicle 10 travels uphill or accelerates, the motor generator 3 is driven using the power of the power supply device 5 in addition to the above-described normal traveling state in order to exhibit appropriate power performance. 3 can be applied to the rotational driving force of the engine 2 (hereinafter, this operating state is referred to as “assist”). As a result, the vehicle 10 has two power sources of the engine 2 and the motor generator 3. Can be used effectively to obtain high power performance.
[0063]
At the time of braking in deceleration or the like, the driving force by the wheels 8 is transmitted to the motor generator 3 via the power transmission device 7 and the engine 2 and regeneration is performed.
[0064]
[Engine stop control]
Next, stop control of the engine of the vehicle 10 described above will be described. As described above, the vehicle 10 automatically stops idling, that is, the engine 2 when traveling is stopped. Thereafter, as soon as the driver removes his foot from the brake pedal, the motor generator 3 increases its rotation to near the idling speed of the engine 2. Then, when the driver steps on the accelerator pedal, the motor generator 3 is rotationally driven, and the engine 2 is automatically restarted by the rotational driving force. At this time, the vehicle 10 is controlled so that the crank angle is stopped at the optimum crank angle stop position inside the engine 2 at the time of idling stop in order to enable a smooth start when the engine 2 is automatically started. In the following example, accurate stop control is performed by effectively utilizing the inertia energy of the engine when the vehicle is stopped.
[0065]
Hereinafter, a method for stopping the crank angle to the optimum crank angle stop position will be described. Note that the optimum crank angle stop position can be a crank angle stop position at which the compression stroke top dead center can be easily passed when the engine 2 is restarted in the cylinder in the compression stroke. For example, in the case of a four-cylinder engine as in this example, if the crank angle stop position is within the crank angle range of 90 ° CA to 120 ° CA, the optimum crank angle stop position is obtained.
[0066]
The outline of the stop control method for the normal vehicle 10 is that the ECU 70 performs fuel cut to the engine 2 at a predetermined timing from the idling state, and then naturally stops the engine 2 by the inertial energy of the engine 2 thereafter. . However, the inertial energy of the engine 2 varies every time depending on the magnitude of the engine speed at the time of fuel cut, and the crank angle stop position also varies each time in conjunction with it. Therefore, in the normal vehicle 10 stop control method, it is difficult to stop the crank angle to the optimum crank angle stop position. Depending on the crank angle stop position when the vehicle actually stops, the next engine start load may be growing. Therefore, in relation to the output torque of motor generator 3, the crankshaft of engine 2 cannot be rotated, and the probability that automatic restart of engine 2 will fail increases.
[0067]
Therefore, in this example, by making the engine speed after fuel cut constant at a predetermined timing, the inertial energy of the engine 2 at that time is made constant. Thereafter, the rotation of the engine 2 is stopped using the inertial energy of the engine 2 at that time. Thus, the crank angle can be reliably controlled to the optimum crank angle stop position every time.
[0068]
In particular, in the present embodiment, the motor generator 3 is used as a method for keeping the engine speed constant. That is, by applying a rotational driving force from the motor generator 3 to the crankshaft after fuel cut at a predetermined timing (hereinafter referred to as “motoring”), the inertial energy of the engine 2 is made constant. As a result, the crank angle when the engine is stopped is controlled to stop at the optimum crank angle stop position. If the crank angle is at the optimal crank angle stop position, the engine start load at the time of engine start can be minimized, and failure of automatic restart of the engine 2 can be effectively prevented.
[0069]
FIG. 5 shows how the rotational speed is controlled when the engine is stopped using the motor generator 3. In FIG. 5, a waveform 100 shows a change in the engine speed by the engine stop control of this embodiment. A waveform 101 indicates a fuel cut signal waveform in the engine stop control. When the fuel cut signal becomes H level, the fuel cut is executed. A waveform 102 indicates a drive signal (MG drive signal) waveform of the motor generator 3, and the motor generator 3 is driven in an H level section.
[0070]
Assuming that the driver releases the accelerator pedal at time t0, the rotational speed of the engine 2 becomes substantially the idling rotational speed NE1 of the engine after the time t0. If the driver depresses the brake pedal at time t1, then the ECU 70 sets the fuel cut signal to the H level and instructs fuel cut. When the fuel cut is executed at time t1, the rotational speed of the engine 2 gradually decreases. When the ECU 70 detects that the engine speed has decreased to a predetermined motor set speed NE2 (time t2), the ECU 70 sets the MG drive signal to the H level to drive the motor generator 3, and the engine 2 is driven by the motor generator 3. Switch to driving.
[0071]
Then, the motor generator 3 drives the engine 2 at a predetermined motor setting rotational speed NE2 over a predetermined period (time t2 to t3), and when the predetermined period elapses, the ECU 70 stops driving the motor generator 3 (time t3). . When the driving force from the motor generator 3 is removed at time t3, the engine 2 is rotated only by the inertia energy possessed at that time, so that the engine speed is gradually decreased and the engine 2 is stopped at around time t4.
[0072]
Thus, in the present embodiment, when the engine is stopped, the driving of the engine 2 is temporarily switched to driving by the motor generator 3, and after the engine 2 is held at the predetermined rotational speed NE2, the driving force of the engine is removed. Since the inertial energy of the engine 2 when the driving force is removed is mainly determined by the engine speed at that time, the engine speed must be maintained at the predetermined engine speed NE2 before the driving force is removed. For example, the engine 2 has the same inertial energy every time and stops at the same transition.
[0073]
Next, the behavior of the engine until the engine stops after the driving force is removed at the predetermined engine speed NE2 as described above will be described. FIG. 6 shows the displacement of the crank angle of the engine 2 after the driving force on the engine 2 is removed. In FIG. 6, the vertical axis represents the crank angle displacement (° CA) of a predetermined cylinder. The predetermined cylinder is a cylinder in the compression stroke when the crank angle is displaced from 0 ° CA to 180 ° CA, for example, # 3 cylinder. On the other hand, the horizontal axis indicates time (seconds).
[0074]
Specifically, the vertical axis indicates the crank angle displacement (° CA) when the piston corresponding to the predetermined cylinder shifts from the compression stroke to the expansion stroke, and the crank angle displacement is the bottom dead center (0 ° CA). ) To top dead center (180 ° CA). On the other hand, the horizontal axis represents an elapsed time (0.6 (seconds)) from when the motoring is stopped (0 (seconds)) until the crank angle of a predetermined cylinder is stopped at the optimal crank angle stop position (0.1 (seconds)). It is shown every second) interval.
[0075]
Next, the graph in the figure will be described. Two types of graphs are shown in the figure. This is a graph 110 when the engine speed is high when driving (motoring) by the motor generator 3 is stopped, and a graph 112 when the engine speed is low. That is, between 110 seconds and 0.1 seconds, a graph 110 with a large inclination indicates a crank angle displacement when the engine speed is high when the motoring is stopped, and a graph 71 with a small inclination is an engine rotation when the motoring is stopped. The crank angle displacement when the number is low is shown.
[0076]
First, in the vicinity of 0 to 0.1 seconds, the piston corresponding to the predetermined cylinder is rising from the bottom dead center to the top dead center in the compression stroke. The piston corresponding to the predetermined cylinder rises to near the top dead center of the compression stroke immediately after 0.1 second has elapsed. At this time, the crankshaft 46 of the engine 2 is rotating forward.
[0077]
Thereafter, the piston corresponding to the predetermined cylinder cannot pass over the top dead center (180 ° CA) of the compression stroke, and the crankshaft of the engine 2 is reversed until about 0.3 seconds. This is due to the following reason. That is, when the piston corresponding to the predetermined cylinder approaches the top dead center of the compression stroke, the volume in the cylinder gradually decreases and the pressure increases. In proportion to this, the compression reaction force 116 (hereinafter referred to as “compression reaction force”) that pushes back the piston in the cylinder also increases. Accordingly, the compression reaction force in the cylinder is the largest in the vicinity of the top dead center of the compression stroke, and therefore the compression reaction force cannot be counteracted by the inertial energy of the engine at that time, and the piston corresponding to the predetermined cylinder is in the compression stroke. The result is pushed back to the bottom dead center. Thus, the piston corresponding to the predetermined cylinder cannot pass over the compression stroke top dead center, and the crankshaft of the engine 2 is reversed.
[0078]
Thereafter, the piston corresponding to the predetermined cylinder moves to the compression stroke bottom dead center side, that is, the expansion stroke side, but the crankshaft 46 of the engine 2 reverses again in the vicinity of 0.3 seconds. That is, the crankshaft of the engine 2 rotates normally. This is due to the following reason. That is, at this time, the piston corresponding to the predetermined cylinder first descends to the bottom dead center side of the expansion stroke. Since the intake and exhaust valves are both closed during the expansion stroke, the volume in the cylinder gradually increases as the piston descends toward the bottom dead center of the expansion stroke. As a result, a negative pressure is formed in the cylinder, and the negative pressure gradually increases. Therefore, the pistons corresponding to the other cylinders are pulled back again in the direction toward the top dead center by the reaction force 118 caused by the negative pressure. Thereby, the crankshaft of the engine 2 rotates forward again.
[0079]
Thereafter, the inertial energy of the engine 2 gradually decreases from around 0.3 seconds, and the engine 2 stops after 0.6 seconds. As a result, the crank angle stop position converges within the crank angle range of 90 ° CA to 120 ° CA. If the crank angle stop position finally converges within the range of the crank angle of about 90 ° CA to 120 ° CA, the stop control is performed at the optimal crank angle stop position, and it can be said that the stop control is successful.
[0080]
[Engine stop position estimation process]
Next, engine stop position estimation processing, which is a central part of the present invention, will be described. FIG. 7 shows a schematic configuration of an engine stop position estimating apparatus according to the present invention. In this embodiment, the engine stop position estimation process is executed by the motor control control device 4. Specifically, the motor control device 4 includes the MG position signal Smg output from the motor angle sensor 3a, the NE signal Sne output from the crank angle sensor 90, and the cam angle signal (G2 signal output from the cam angle sensor 92). ) Based on Sg2 and the TDC signal Stdc generated in the ECU 70, the engine stop position, that is, the crank angle when the engine is stopped is estimated. The TDC signal includes two signals (TDC1 signal and TDC2 signal) described later.
[0081]
FIG. 8 is a chart in which the properties of the MG position signal, NE signal, G2 signal, and TDC signal are arranged.
[0082]
The MG position signal is output from the motor angle sensor 3a of the motor generator 3 and is a signal indicating the rotation angle of the motor shaft. The shaft of the motor generator 3 is connected to the MG pulley 58 as shown in FIG. 2, and is interlocked with the crankshaft pulley 50 connected to the crankshaft 46 by the belt 52. Accordingly, since there is slippage of the belt connecting the MG pulley 58 and the crankshaft pulley 50, the MG position signal cannot detect the absolute angle of the crankshaft, but can indicate the relative angle of the crankshaft. . According to the MG position signal, the crank angle can be detected with a resolution of about 3 ° CA, depending on the pulley ratio of the MG pulley 58 and the crankshaft pulley 50. Further, from the MG position signal, it is possible to distinguish between normal rotation and inversion of the motor as described above, and to generate an inversion signal indicating whether the motor is rotating normally or inversion.
[0083]
The NE signal is a detection signal of the teeth 91a of the signal rotor 91 attached to the crankshaft 46 as described above, and is about 10 ° CA to 30 ° CA depending on the number of teeth 91a provided on the signal rotor 91. Absolute crank angle can be detected with resolution.
[0084]
As described above, the cam angle signal (G2) signal is mainly used as a cylinder discrimination signal. Since the camshaft and crankshaft are connected by a timing belt, timing chain, etc., the G2 signal is basically a signal corresponding to the absolute crank angle, but it is mounted with a variable valve mechanism (VVT). In the case of an engine, this includes a timing shift.
[0085]
The TDC signal is a signal generated by the ECU 70 or the like based on the NE signal output from the crank angle sensor 90, and is a signal indicating the TDC cycle. Therefore, an absolute crank angle of 360 ° CA can be detected.
[0086]
When MPU sensors are used as the crank angle sensor 90 and the cam angle sensor 92, no sensor output can be obtained when the engine (crankshaft) rotates at low speed. However, when the MRE sensor is used, the sensor output can be obtained even at low speed. An output can be obtained and each signal can be obtained.
[0087]
(Crank angle estimation)
Next, a basic crank angle estimation method according to the present invention will be described. In the present invention, the crank angle is estimated in consideration of engine reversal, which will be described with reference to FIG. In general, when the engine is stopped at an idling stop or the like, in most cases, it is known that the engine is reversed immediately before the engine is stopped. The same applies to the stop control method using inertia energy described above. The crank angle sensor can detect the absolute angle of the crankshaft, but cannot detect the rotation direction of the crankshaft, that is, whether the crankshaft is rotating forward or reverse. Therefore, unless the crankshaft reversal is detected and the engine stop position is estimated, the crank angle is calculated as if the crankshaft is actually rotating even if the crankshaft is actually reversing immediately before the engine is stopped. Therefore, the crank angle when the engine is stopped cannot be accurately estimated. In fact, even if the crank angle is detected in the low engine speed range using an MRE sensor or the like, if it is not detected that the crankshaft is reversed due to the compression reaction force, etc., it is actually reversed. First, the crank angle is added, and an error occurs in the estimation result of the engine stop position. Therefore, in the present invention, it is possible to accurately estimate the crank angle when the engine is stopped using the reverse signal output from the motor angle sensor 3a.
[0088]
FIG. 9A shows an example in which the crank angle is estimated based on the MG position signal output from the motor angle sensor 3a and the inverted signal generated from the MG position signal. In this example, as shown in FIG. 9B, it is assumed that the pulley ratio of the MG pulley 58 and the crankshaft pulley 50 is 1: 2.5. With this pulley ratio, 2.5 rotations of the shaft of the motor generator 3 correspond to one rotation of the crankshaft 46, and the rotation angle 7.5 ° of the motor generator 3 corresponds to the crank angle 3 ° CA. .
[0089]
In FIG. 9A, assuming that the MG position signal outputs a pulse every 7.5 degrees of the rotation angle of the motor generator (referred to as “motor rotation angle”), one pulse period of the MG position signal has a crank angle of 3 It will correspond to CA. In stop position estimation when the engine is stopped, that is, crank angle estimation processing, as shown in FIG. 9A, an accurate crank angle can be obtained by adding or subtracting the crank angle with reference to the inversion signal.
[0090]
In FIG. 9A, for example, when the crankshaft that was rotating forward is reversed at an estimated crank angle of 106 °, rotated by a crank angle of 9 ° CA, and then reversed again and rotated in the forward rotation direction again. An example of MG position signal and inverted signal waveforms is shown. In this way, even when the engine rotation is reversed just before the engine is stopped, if the crank angle is calculated using the reverse signal output from the motor angle sensor, the correct crank angle when the engine is stopped Can be estimated.
[0091]
The example shown in FIG. 9 shows an example in which the crank angle is calculated by combining the MG position signal and the inverted signal. However, instead of the MG position signal, the NE signal, the TDC signal, etc. and the inverted signal are used. The crank angle may be estimated in combination. That is, not only the MG position signal but also the signal indicating the crank angle is calculated in consideration of the reverse signal obtained from the motor angle sensor, so that even if the crankshaft reverses when the engine is stopped, the correct crank angle Can be calculated.
[0092]
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the motor angle sensor on the motor generator side and the outputs of the crank angle sensor and cam angle sensor on the engine side are combined to estimate the crank angle with high accuracy.
[0093]
As shown in the chart of FIG. 8, it is the MG position signal that can detect the crank angle with the highest accuracy. However, the absolute crank angle cannot be obtained from the MG position signal. Therefore, the crank angle is calculated with the most accurate MG position signal, and the crank angle is estimated with high accuracy by performing correction using the TDC signal or NE signal indicating the absolute crank position. And
[0094]
FIG. 10 shows a specific example. As described above, the MG position signal can detect the crank angle with a resolution of 3 ° CA. Therefore, the crank angle is basically calculated based on the MG position signal. In this case, the crank angle is calculated using the reverse signal in consideration of the rotational direction of the engine.
[0095]
On the other hand, the NE signal is a signal obtained by detecting the tooth 91a of the signal rotor 91 attached to the crankshaft 46, and there is no pulse output at the portion of the missing tooth 91b (in this example, two pulses). The portion of the missing tooth 91b is configured to correspond immediately before the top dead center (TDC) in the specific cylinder of the engine 2, so as shown in FIG. 10, immediately after the portion corresponding to the missing tooth of the NE signal. The top dead center of the cylinder is located at Therefore, the ECU 70 generates a TDC signal shown in FIG. 10, that is, a signal that outputs a pulse corresponding to the top dead center in the cylinder every 360 ° CA based on the NE signal. Further, the ECU 70 can divide the TDC signal to generate a signal whose level changes every 180 ° CA (TDC2 signal in FIG. 10). The TDC signal and the TDC2 signal are signals indicating an absolute crank angle. Therefore, it is possible to obtain a highly accurate absolute crank angle by correcting the crank angle signal obtained based on the high-resolution MG position signal based on the TDC signal or the TDC2 signal.
[0096]
Specifically, as shown in FIG. 10, the timing of 180 ° CA of the crank angle obtained based on the MG position signal (hereinafter referred to as “MG estimated crank angle”) and 180 ° indicated by the TDC2 signal. Compare with CA timing. The MG position signal includes an integration error due to a deviation of the belt connecting the MG pulley and the crankshaft pulley, and this error is corrected based on the TDC2 signal. That is, while estimating the crank angle in units of high accuracy (3 ° CA in this example) based on the MG position signal, the MG estimated crank angle is corrected every 180 ° CA based on the TDC2 signal that gives the absolute crank angle. Actually, the MG estimated crank angle may be counted up based on the MG position signal, and the MG estimated crank angle may be reset every 180 ° CA based on the TDC2 signal.
[0097]
The method of generating the TDC2 signal and performing correction every 180 ° CA is merely an example. Any method may be employed as long as it corrects the MG estimated crank angle signal using a signal based on the NE signal or the TDC signal indicating the absolute crank angle. For example, a signal whose level changes every 90 ° CA based on the TDC signal may be generated, and the MG estimated crank angle signal may be corrected every 90 ° CA using the signal, or the accuracy of 30 ° CA may be improved. The MG estimated crank angle signal may be corrected every 30 ° CA using the NE signal itself. Further, the MG estimated crank angle may be corrected every 720 ° CA using the G2 signal. Since the G2 signal is a cylinder discrimination signal, by combining with the G2 signal, it is possible to correct the MG estimated crank angle and perform cylinder discrimination to grasp the stroke of each cylinder when the engine is stopped.
[0098]
Since the MG position sensor can detect the motor rotation angle even when the engine is running slowly (see FIG. 8), whether the MPU sensor or the MRE sensor is used for the crank angle sensor or cam angle sensor. Regardless of this, it is possible to accurately estimate the crank angle from the low engine speed to the engine stop.
[0099]
Next, the flow of the crank angle estimation process described above will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is performed by the motor control device 4 using signals output from the sensors and the ECU as shown in FIG.
[0100]
First, the motor control device 4 receives the MG position signal Smg from the motor angle sensor 3a, receives the NE signal Sne from the crank angle sensor 90, receives the G2 signal Sg2 from the cam angle sensor 92, and receives the TDC signal Stdc from the ECU ( Step S1). Then, an MG estimated crank angle is calculated based on the MG position signal (step S2). At this time, the motor control device 4 generates an inversion signal based on the MG position signal, and calculates the MG estimated crank angle in consideration of the rotation direction of the crankshaft. This step is continuously performed based on the MG position signal, and the MG estimated crank angle is continuously calculated.
[0101]
Next, the motor control device 4 determines whether or not the correction timing for the MG estimated crank angle has arrived (step S3). The correction timing differs for each signal used for correction. For example, when the MG estimated crank angle is corrected every 180 ° CA based on the TDC2 signal described above, the motor control device 4 monitors the TDC2 signal and determines the correction timing when the level change of the TDC2 signal is detected. When the MG estimated crank angle is corrected using the NE signal, it is determined that the correction timing has arrived for each pulse of the NE signal. When it is determined that the correction timing has been reached (step S3; Yes), the motor control device 4 corrects the MG estimated crank angle using the TDC signal, NE signal, and the like (step S4). In the example of FIG. 10, when the level of the TDC2 signal changes, the MG estimated crank angle is reset so that the absolute crank angle indicated by the TDC2 signal matches the MG estimated crank angle. In this way, the processes of steps S1 to S4 are continued until the estimation process is instructed, the MG estimated crank angle is calculated, and the correction is repeatedly performed. Thereby, the motor control device 4 can estimate the absolute crank angle with high accuracy in consideration of reversal of the crankshaft.
[0102]
During the stop control of the vehicle, the crank angle estimation process is continuously performed. Then, for example, when it is detected that the vehicle has stopped, the crank angle estimation process ends, and the value of the MG estimated crank angle at that time indicates the engine stop position. Of course, this crank angle estimation process can be executed even when the engine is not stopped.
[0103]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the correction of the MG estimated crank angle in the crank angle estimating process shown in the first embodiment is performed only when the engine is within a predetermined rotational speed range.
[0104]
As described above, in the first embodiment, in order to estimate the crank angle with high accuracy, the MG estimated crank angle is calculated based on the MG position signal, and this is corrected by the TDC signal or the like. In a state where the number is high (for example, 4000 revolutions or more), the calculation load of MG estimation crank angle estimation and its correction processing becomes excessive. On the other hand, when the engine speed is too low, the reliability of the output signal from the crank angle sensor decreases. A general crank angle sensor tends to decrease the accuracy of sensor output at a rotational speed lower than about 300 revolutions, for example. Therefore, the MG estimated crank angle is corrected only when the engine rotational speed is within a predetermined rotational speed range. As a result, the calculation speed required for the crank angle estimation process becomes excessive due to the engine speed being too high, resulting in trouble with other processes, or the correction speed of the MG estimated crank angle is ensured because the engine speed is too low. It is possible to avoid problems such as inability.
[0105]
In particular, when the crank angle estimation process is performed during the engine stop control using the inertia energy described above, the engine speed is stabilized within an appropriate range during motoring. Therefore, it is possible to accurately estimate the crank angle when the engine is stopped (that is, estimate the engine stop position).
[0106]
FIG. 12 shows a flowchart of the crank angle estimation process in the present embodiment. The flowchart of the second embodiment shown in FIG. 12 is the same as the flowchart of the first embodiment shown in FIG. 11 except that step S3-1 is inserted. That is, when the correction timing comes (step S3; Yes), the motor control device 4 receives the engine speed from the ECU 70, and determines whether or not it is within a predetermined speed range (step S3-1). The predetermined rotation speed range can be set to 300 to 200 rotations, for example. If it is within the predetermined rotational speed range, the MG estimated crank angle is corrected (step S4). If not within the predetermined rotational speed range, the process returns to step S1 without correction.
[0107]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, an error when the MG estimated crank angle is corrected in the crank angle estimation processing in the first embodiment is recorded, and a standard error range is determined. When a large error exceeding the standard error range is detected, it is determined that it is due to a temporary factor such as noise, and correction is not performed. The error included in the MG estimated crank angle is basically an error caused by slipping of the belt 52 connecting the MG pulley 58 and the crankshaft pulley 50, and an operation when calculating the MG estimated crank angle based on the MG position signal. Although errors can be considered, errors due to belt slipping are within a certain range depending on the structure of the belt and pulley parts, and the calculation error of the MG estimated crank angle is also within a certain range. it is conceivable that. Thus, if a large error that temporarily exceeds such a range is detected, it is not a steady error, but rather due to other sudden factors such as noise.
[0108]
As a cause of such a sudden error, noise in the output signal of the crank angle sensor can be considered. Moreover, as another factor, the influence of the missing tooth 91b of the signal rotor 91 can be considered. As shown in FIG. 4D and FIG. 10, the NE signal does not include a pulse in the portion corresponding to the missing tooth 91 b of the signal rotor 91. The ECU 70 detects a portion corresponding to the missing tooth 91b, that is, a pulse absent portion for a predetermined period, and generates a TDC signal (see FIG. 10). However, when the engine speed changes abruptly, for example, during engine stop control, the time width between pulses included in the NE signal changes abruptly. When the engine speed rapidly decreases, the interval between adjacent pulses in the NE signal becomes longer even in the portion where the tooth 91a is provided instead of the missing portion, and the ECU 70 lacks this. It may happen that an erroneous TDC signal is generated by misjudging that there is no pulse due to a tooth. Even in such a case, the MG estimated crank angle and the crank angle indicated by the TDC signal or the like include a large error exceeding a standard error level.
[0109]
Therefore, in this embodiment, when the MG estimated crank angle is corrected using a TDC signal or the like, the error at that time is stored, and a standard error range is set based on several detection errors. decide. That is, the standard error range is an error of a level that is considered to be caused by the above-described belt slip or calculation error when calculating the MG estimated crank angle. Then, when an error exceeding the standard error range is detected at the time of correcting the MG estimated crank angle, the correction is not performed that time. As a result, it is possible to eliminate sudden errors caused by noise and the above-described missing teeth of the signal rotor. Such errors that exceed the standard error range usually appear suddenly, but if they are repeatedly detected, it is assumed that the cause of such errors has occurred. In such a case, correction can be performed to steadily correct such a large error.
[0110]
FIG. 13 shows a flowchart of the crank angle estimation process according to this embodiment. In FIG. 13, steps S11 to S13 are the same as steps S1 to S3 of the first embodiment shown in FIG. When the correction timing arrives, the motor control device 4 first detects an error between the MG estimated crank signal and the TDC signal used for the correction before executing the correction (step S14), which is the above-mentioned standard. It is determined whether or not it is within the error range (step S15). Then, correction is executed only when it is within the standard error range (step S15; Yes) (step S16). Further, the error at the time of correction is stored and used for determining and updating a standard error range. Then, when an instruction to end the estimation process is generated, the process ends (step S17).
[0111]
Since the standard error range has not been determined for a predetermined period after the start of the crank angle estimation process, all the steps S15 need to be corrected as Yes. Then, after the standard error range is determined based on the error obtained in the correction over a predetermined number of times, in step S15, it is determined whether or not the correction is performed based on the standard error range. Just do it.
[0112]
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment is a modification of the third embodiment, and based on the error at the time of correcting the MG estimated crank angle, whether or not the crank angle estimation processing is stably performed, that is, crank angle estimation. A state signal indicating whether or not the accuracy is sufficient is generated.
[0113]
As described above, while the crank angle estimation process is being performed with high accuracy and stability, the error between the MG estimated crank angle and the absolute crank angle obtained based on the TDC signal or the like is the above-mentioned standard. It should be within the error range. Conversely, if the error is not within the standard error range, the crank angle estimation process is unstable for some reason, that is, the estimation accuracy is not sufficient, and the estimation result is unreliable. Can think. Therefore, the motor control device 4 sets a state flag such as an estimation accuracy flag, and when the error is within a standard error range in step S15 in FIG. If the error is outside the standard error range, the estimation accuracy flag is turned off (indicating a state where the estimation accuracy is insufficient). This makes it possible to easily know whether or not the estimation result of the crank angle estimation process executed during the stop position control is reliable by referring to the estimation accuracy flag. Therefore, for example, when the estimation accuracy flag during engine stop control such as idling stop is off, the engine stop position estimation result at that time is considered unreliable and the engine stop control is stopped or the estimation accuracy flag is off. In such a case, it is possible to take various measures such as executing a predetermined process when the engine is started.
[0114]
(Modification)
In the above example, as shown in FIG. 5, the MG position signal Smg from the motor angle sensor 3a, the NE signal Sne from the crank angle sensor 90, the G2 signal from the cam angle sensor 92, and the TDC signal from the ECU 70 are used. This is supplied to the motor control device 4, and the motor control device 4 executes the above-described crank angle estimation processing. On the other hand, it is possible to cause the ECU 70 to execute the crank angle estimation process. The configuration in that case is shown in FIG. When the ECU 70 executes the crank angle estimation process, the MG position signal Smg from the motor angle sensor 3a, the NE signal Sne from the crank angle sensor 90, and the G2 signal Sg2 from the cam angle sensor 92 are supplied only to the ECU 70. The ECU 70 executes the above-described crank angle estimation process using these signals and the TDC signal generated by itself based on the NE signal. Then, if necessary, a control instruction signal Sc for controlling the motor generator 3 is supplied to the motor control device 4 based on the estimation result. The motor control device 4 drives the motor generator 3 based on the control signal Sc, and executes engine stop control, start control, and the like.
[0115]
In the above description, an eco-run vehicle or a hybrid vehicle having a motor generator interlocked with the crankshaft of the engine is exemplified, but a motor that does not have a power generation function is connected to the crankshaft for the purpose of starting the engine or the like. The present invention can also be implemented in a vehicle that is present.
[0116]
【The invention's effect】
As described above, according to the engine stop position estimation apparatus of the present invention, the engine angle is detected by the motor angle sensor that detects the rotation of the motor generator, and the crank angle is estimated in consideration of the engine rotation direction. The engine stop position can be accurately estimated. In addition, the high-resolution relative crank angle obtained based on the motor position signal etc. is corrected with the absolute crank angle obtained based on the crank angle sensor etc. to estimate the crank angle, so the absolute crank angle can be estimated with high accuracy. Can be estimated. Thereby, the stop position of the engine at the time of idling stop or the like can be estimated with high accuracy. In addition, sensors necessary for estimation are usually used, and the arithmetic processing itself is not complicated, so that it can be realized at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a system configuration of a vehicle that performs an engine stop position estimation process according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an engine according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a crank angle sensor and a cam angle sensor.
FIG. 4 shows output signal waveforms of a crank angle sensor and a cam angle sensor.
FIG. 5 is a graph showing changes in engine speed by engine stop control.
FIG. 6 is a graph showing how the crank angle position changes due to engine stop control.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of an engine stop position estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a chart showing characteristics of each sensor output signal used for crank angle estimation processing;
FIG. 9 is a diagram showing an example of crank angle estimation with engine inversion detection.
FIG. 10 is a diagram illustrating a crank angle estimation method.
FIG. 11 shows a flowchart of a first embodiment of a crank angle estimation process.
FIG. 12 shows a flowchart of a second embodiment of crank angle estimation processing.
FIG. 13 shows a flowchart of a third embodiment of the crank angle estimation process.
FIG. 14 is a block diagram showing another configuration example of the engine stop position estimating apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 DC starter
2 Engine
3 Motor generator
4 Motor controller
5 Power supply
6 Power cable
7 Power transmission device
8 wheels
10 Vehicle
70 ECU
90 Crank angle sensor
92 Cam angle sensor

Claims (8)

内燃機関のクランク軸に連動するモータ又はジェネレータの少なくとも一方の機能を有するモータジェネレータを備える内燃機関の停止位置推定装置において、
前記モータジェネレータの回転位置を検出する第１の検出手段と、
前記第１の検出手段が検出した前記回転位置に基づいて前記内燃機関の回転方向を検出する回転方向検出手段と、
パルス信号をカウントすることにより、前記クランク軸のクランク角度を検出する第２の検出手段と、
前記内燃機関の回転方向において検出された前記クランク角度に基づいて、前記内燃機関の停止位置を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の停止位置推定装置。In an internal combustion engine stop position estimating apparatus comprising a motor generator having at least one function of a motor or a generator linked to a crankshaft of the internal combustion engine,
First detecting means for detecting a rotational position of the motor generator;
A rotation direction detection means for detecting a rotation direction of the internal combustion engine based on the rotation position detected by the first detection means;
Second detecting means for detecting a crank angle of the crankshaft by counting pulse signals ;
An internal combustion engine stop position estimation device comprising: estimation means for estimating a stop position of the internal combustion engine based on the crank angle detected in the rotation direction of the internal combustion engine. 前記推定手段は、前記内燃機関の回転方向が反転した場合には、前記内燃機関の回転方向が正転方向である間に検出されたクランク角度から、前記内燃機関の回転方向が反転方向である間のクランク角度の変化分を減算することにより、前記停止位置を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の停止位置推定装置。 When the rotation direction of the internal combustion engine is reversed, the estimation means is configured such that the rotation direction of the internal combustion engine is the reverse direction from the crank angle detected while the rotation direction of the internal combustion engine is the normal rotation direction. 2. The stop position estimating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the stop position is estimated by subtracting a change in crank angle between them. 前記第１の検出手段が検出した前記回転位置に基づいて前記内燃機関のクランク角度を推定するクランク角度推定手段と、
前記第２の検出手段が検出したクランク角度に基づいて、前記推定されたクランク角度を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の停止位置推定装置。Crank angle estimating means for estimating a crank angle of the internal combustion engine based on the rotational position detected by the first detecting means;
The stop position estimating device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , further comprising: a correcting unit that corrects the estimated crank angle based on the crank angle detected by the second detecting unit. . 前記内燃機関の回転数を検出する手段を備え、
前記補正手段は、検出された回転数が所定範囲内である場合にのみ前記推定されたクランク角度を補正することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の停止位置推定装置。Means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine;
The stop position estimating apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the correcting means corrects the estimated crank angle only when the detected rotational speed is within a predetermined range. 前記補正手段は、前記クランク角度推定手段により推定されたクランク角度が前記第２の検出手段により検出されたクランク角度と一致するように、前記推定されたクランク角度を補正することを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の停止位置推定装置。  The correction means corrects the estimated crank angle so that the crank angle estimated by the crank angle estimation means matches the crank angle detected by the second detection means. Item 5. The stop position estimating apparatus for an internal combustion engine according to Item 3 or 4. 前記補正手段は、前記クランク角度推定手段により推定されたクランク角度と、前記第２の検出手段により検出されたクランク角度との誤差が所定の標準誤差より大きい場合には、前記推定されたクランク角度の補正を行わないことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の停止
位置推定装置。When the error between the crank angle estimated by the crank angle estimation unit and the crank angle detected by the second detection unit is larger than a predetermined standard error, the correction unit is configured to calculate the estimated crank angle. The stop position estimating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 5, wherein the correction of the engine is not performed. 前記クランク角度推定手段により推定されたクランク角度と、前記第２の検出手段により検出されたクランク角度との誤差が所定の標準誤差の範囲内にある場合に、推定精度が確保されていることを示す推定精度情報を出力する手段を備えることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の停止位置推定装置。  The estimation accuracy is ensured when the error between the crank angle estimated by the crank angle estimating means and the crank angle detected by the second detecting means is within a predetermined standard error range. The stop position estimating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 6, further comprising means for outputting estimated accuracy information. 前記補正手段は、
前記クランク角度推定手段により推定されたクランク角度と、前記第２の検出手段により検出されたクランク角度との誤差を検出する誤差検出手段と、
検出された所定数の誤差に基づいて、前記標準誤差を決定する手段と、を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関の停止位置推定装置。The correction means includes
Error detection means for detecting an error between the crank angle estimated by the crank angle estimation means and the crank angle detected by the second detection means;
The stop position estimating apparatus for an internal combustion engine according to claim 6 or 7, further comprising means for determining the standard error based on a predetermined number of detected errors.
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